Что такое бетон"Есть и с чем его "?
Коротко о главном.
В этой небольшой статье рассказывается об основных свойствах и характеристиках бетона, его укладке, сроках схватывания и других потребительских качествах этого незаменимого в строительстве материала.
Готовая бетонная смесь, она же товарный бетон - подвижный состав из четырёх основных компонентов, замешиваемых в определенной пропорции: цемент, щебень, песок, вода. Аналогичная смесь, но без использования щебня, называется цементным раствором либо пескобетоном, правда в пескобетоне применяется песок более крупной фракции (модуль крупности.
Весовое соотношение компонентов для приготовления бетонной смеси примерно таково: цемент - 1 часть, щебень 4 части, песок - 2 части, вода - 1/2 части. Например: цемент - 330 кг., щебень - 1250 кг., песок - 600 кг., вода - 180 литров. Естественно, эти цифры весьма приблизительны и на деле зависят от многих факторов таких как: требуемая марка бетона, марка цемента, характеристики щебня и песка, использования пластификаторов других добавок, и т. д. и т. п.
Например: при использовании цемента м - 400, бетон с таким составом покажет марку м - 250. При цементе м - 500, марка бетона будет хуже м - 350. Цифры условны!
При производстве бетона на бетонном заводе, учитывается не один десяток параметров и характеристик.
Цемент и вода - главные компоненты бетона. Собственно на них возложена основная функция - связать все компоненты в единую монолитную структуру. Соблюдение правильной пропорции этих двух компонентов (водоцементное отношение) - главнейшая задача в производстве бетона. Речь ведь не только о количестве воды и цемента, введённых в бетон. С этим, как раз, всё просто. Важно учесть все нюансы: влажность щебня и песка, их влагопоглощение и т. д. и т. п. цемент, взаимодействуя с водой (гидратация цемента), способен схватываться и твердеть, образуя так называемый цементный камень.
Многие наверно сталкивались с этим самым камнем, когда откупоривали мешок цемента, оставшийся лежать в сарае с прошлого лета? Ну и что же получается. Цемент и вода - сами себе камень. Как - будто - вполне самодостаточный материал. А вот и нет. Цементный камень деформируется при затвердевании. Объемная усадка достигает 2 мм/м. вроде и не много, но из-за неравномерности этих усадочных процессов, возникают внутренние напряжения, появляются микротрещины. Эти микротрещины практически не видны, но прочность и долговечность цементного камня снижается.
Для того, чтобы уменьшить эти деформации, в состав вводят заполнители:
Крупные заполнители: щебень.
Мелкие заполнители: песок.
Роль этих заполнителей - создать структурный каркас, который воспринимает усадочные напряжения, и в результате - готовый бетон даёт меньшую усадку. Также увеличивается прочность и модуль упругости бетона (снижение деформаций конструкции под нагрузкой), уменьшает ползучесть (когда бетон необратимо деформируется при длительных нагрузках. Заполнители существенно удешевляют бетон. Ведь цемент стоит значительно дороже чем щебень и песок.
В начале статьи вы читали о примерных пропорциях основных компонентов бетонной смеси.
Давайте теперь переведём весовые доли в объемные и мы посчитаем:
Цемент 0. 25 куб. м (330 кг. Насыпная плотность цемента в среднем 1300 кг на куб. м).
Вода 0. 18 куб. м. (180 литров. Щебень 0. 9 куба (1250 кг. При насыпной плотности 1350 кг на куб. м. ).
Песок 0. 43 куба (600 кг. При насыпной плотности 1400 кг/куб. Итого, если всё разложить и разлить по разным посудинам, мы получим общий объем 1. 76 кубометра!
Как же это всё помещается в один куб бетона?
Просто. Берём литровую банку и засыпем её щебёнкой по горлышко. Между отдельными зернами будет много свободного места (межзерновая пустотность. И вот эту саму пустотность мы засыпаем двумя стаканами песка, одним стаканом цемента, и стаканом воды, при этом, потряхивая и помешивая. И всё влезет! В результате подобных манипуляций мы совершенно плотную субстанцию получаем. Все поры заполнены, все заполнители упёрлись друг в друга. Таким образом, если бетон не шевелить и не трогать, он довольно быстро начинает твердеть (застывать. При вибрировании, перемешивании, бетон снова переходит в пластичное состояние. (Тиксотропия. Как вы только от него отстанете - он снова начнёт превращаться в плотную упругую массу.
Прочность (марка) щебня должна быть примерно в 2 раза больше, нежели расчётная марка бетона. Делается это из-за того, что проектная (28 суточная) марка бетона - всегда значительно ниже, чем его реальная прочность, которую он наберёт через полгода или год. Прочность же щебня - не растёт со временем. Вот их и нивелируют. В любом случае, всё это делается в виде не нормируемого проектными требованиями запаса прочности. Как говорится - на всякий пожарный.
Кратко об основных видах щебня.
1. известняк. Средняя прочность (марка) 500-600. Отдельные виды известняковых наполнителей (до 800) вполне пригодны чтобы изготовить бетон вплоть до марки М - 350, но в виду более низкой морозостойкости, известняк как правило используют для производства бетонов марок м - 100 - м - 300.
2. гравий. Прочность основных видов гравия (800-1000) достаточна для изготовления марки бетона вплоть до М - 450. (Обычно, не выше м - 400) самый распространённый вид наполнителя. Обладает всеми хорошими качествами, необходимыми для получения большинства бетонных смесей. Для индивидуального строительства я бы его выбрал. Бетон на гравии - дешевле. Для тех марок бетона, которые используют в частном строительстве - прочность более чем достаточна. Да и радиационный фон меньше чем у гранита.
3. гранит. Наиболее прочный из перечисленных наполнителей. Из дополнительных преимуществ перед предыдущими имеет более высокие показатели (м до 1400), низкое водопоглощение и в следствие этого - повышенную морозостойкость. Например, при строительстве дорог, современными гост - ми разрешено использовать только гранитный щебень.
Конечно, не всё так просто со щебнем. Есть ещё много нюансов, вносящих свои коррективы: лещадность, % зерен слабых пород и т. д. и т. п. но об этом, как-нибудь в следующий раз.
Во всех информационных материалах, прайс-листах и т. д. бетон указывается с цифровым и буквенным индексом. Обязательно указываются марка М -, класс в -, подвижность П -, водонепроницаемость W -, морозостойкость F -. давайте вкратце расскажу про каждый из этих параметров.
Прочность, марка, класс бетона. Методы определения. Контрольные пробы.
Выбор и покупка конкретного вида и марки (класса) бетонной смеси определяется вашим проектом. В случае если проекта нет, то можно доверится рекомендациям ваших строителей. Они могут посоветовать бетон той или иной марки или класса. Таким образом, если у вас есть некоторые сомнения в компетентности ваших строителей, можно попытаться разобраться самостоятельно.
Цифры марки бетона (м - 100, м - 200 и т. д) обозначают (усреднённо) предел прочности на сжатие в кгс/кв. См. Проверку соответствия необходимым параметрам осуществляют сжатием специальным прессом кубиков или цилиндров, отлитых из пробы смеси, и выдержанных в течение 28 суток нормального твердения.
В современных проектах бетон в классах обозначается. В общем и целом, класс бетона - параметр сродни марке, но с небольшими нюансами: в марках используется среднее значение прочности, в классах - прочность с гарантированной обеспеченностью с коэффициентом вариации 13%. Впрочем, для вас это не имеет какого-либо значения. Не буду вам морочить голову с коэффициентами вариации прочности, и прочими техническими нюансами.
В проектной документации, если она у вас конечно имеется, должно быть указано: бетон какого класса должен использоваться. В соответствии со СТ сэв 1406, все современные проектные требования к бетону указываются именно в классах. Уж не знаю - насколько это соблюдается, потому как 90% строительных организаций почему-то заказывают бетон в марках:
Для вас главное - чтобы привезённый вам бетон соответствовал той марке, которую вы собственно заказывали. Проверить конечно можно, но не сразу.
Что стоит сделать?
При разгрузке бетона, взять пробу и отлить пару - тройку кубиков размером 10 х 10 х 10 см или 15 х 15 х 15 см. Для этого можно сколотить из дощечек специальные формы нужного размера. Перед тем как залить бетон в формы, ящички желательно увлажнить, дабы сухое дерево не забрало много влаги из бетона, тем самым отрицательно воздействуя на процесс гидратации цемента.
Залитую смесь необходимо проштыковать куском арматуры или чем-то подобным: потыкать в смесь, как толкут картошку пюре, чтобы в залитой пробе не образовались незаполненные места (раковины), вышел лишний воздух, и смесь уплотнилась. Так же можно уплотнить смесь ударами молотка по бокам ящичков. Отлитые кубики храните при средней температуре (около 20 градусов) и высокой влажности (около 90%.
Через 28 дней вы можете с чистой совестью принести всё это великолепие в любую независимую лабораторию. Вам там всё это подавят и вынесут вердикт - соответствует ли бетон заявленной марке или не соответствует. Впрочем, не обязательно ждать 28 дней, для этого существуют промежуточные стадии твердения в возрасте 3, 7, 14 суток. В течение первых 7 дней бетон набирает около 70% расчётной прочности (естественно при условии нормальной температуры) в сырое и холодное время года сроки схватывания бетона и период его твердения существенно увеличиваются.
Какие нюансы могут возникнуть при заборе и хранению проб - кубиков:
1. не разбавляйте бетон водой в автобетоносмесителе.
2. берите пробы непосредственно с лотка бетоносмесителя.
3. тщательно уплотняйте бетонную смесь в формах штыкованием.
4. храните пробы в надлежащих условиях: лучше в прохладном подвале, или просто в тени.
Вот и всё про кубики. Лишь в том случае, если вы вдруг забыли взять пробы, а знать, что у вас всё в порядке хотелось бы, - обратитесь в независимую лабораторию, которая может провести замер прочности на месте. Для этого существуют так называемые неразрушающие методы исследования прочности: проверка методами ударного импульса прибором склерометром. В народе называется - простучать бетон. Так же используются ультразвуковые и иные методы определения прочности.
Удобоукладываемость, подвижность, осадка конуса.
Все эти термины, в общем, говорят об одном и том же. Обозначение в накладных и паспортах бетонной смеси в виде буквы П с коэффициентом от 1 до 5 ( пример: П - 3) либо так: осадка конуса 10-15 см. Для практического применения важно знать следующее:
1. для стандартных монолитных работ применяется бетон подвижности П - 2 - П - 3.
2. при заливке густоармированных конструкций, узких опалубок, колонн и прочих подобных узких полостей, труднодоступных для заполнения бетоном, желательно использовать бетон с подвижностью п - 4 и выше (осадка конуса 16-21 см. Подобная бетонная смесь может называться - литой бетон. (В эпоху развитого социализма литым считался бетон с осадкой конуса от 12 см. - Чуть больше чем п - 2).
Подобные виды бетонной смеси хорошо переносят укладку в опалубку, без использования вибратора. Аналогичную подвижность бетона стоит выбрать, если для укладки бетонной смеси используется бетононасос.
Есть ещё такое понятие как - жесткость бетона. Обозначается буквами ж 1-ж 4. в основном, когда говорят о жестком, имеют в виду тощий бетон, используемый, в основном, в дорожном строительстве. Он пониженным содержанием воды и цемента отличается. Про сверхжесткие виды я писать не буду. Вряд ли вам это понадобится.
Для облегчения заливки и при отсутствии на объекте вибраторов, прорабы и строители зачастую увеличивают подвижность, разбавляя бетон в бетоносмесителе водой, что делать категорически не стоит! Ибо, водоцементное отношение - одна из ключевых пропорций, от которой напрямую зависит окончательная прочность бетона. Причём, даже незначительное разбавление смеси водой способно существенно снизить прочность на одну - две марки. Бетон расчётной марки м 300, в результате разбавления водой, может легко показать м 100 м 200.
Увеличение подвижности бетонной смеси до показателей П 4, П 5, осадка конуса более 16 см. Достигается исключительно за счёт применения на заводе добавок пластификаторов. Только так можно получить литой бетон, предназначенный для укладки в опалубку с плотным каркасом из арматуры, либо при монолитных работах с применением бетононасоса. Разбавив бетонную смесь водой, вы непременно ухудшите его качество.
Коэффициент морозостойкости бетона.
Обозначается буквой F с цифрой от 25 до 1000 и говорит о количестве циклов замораживания - размораживания, при котором бетон сохраняет свои изначальные прочностные характеристики (с допустимыми отклонениями. Какую практическую ценность этот параметр для вас имеет? Ну если кратко, то: циклы замораживания оттаивания - это переходы влагонасыщенной бетонной конструкции из мокрого состояния, в состояние замерзшее и обратно.
Чем это чревато?
Возьмём стандартную картину: увлажнение бетонных конструкций на примере капиллярного подсоса влаги из земли фундаментом дома. Вода, тающий снег, влажная земля и т. д., заполняет микропоры бетона по принципу, сродни фитилю в керосинке. Бетон здесь в роли впитывающей губки выступает. Затем эта вода в микропорах замерзает, а замерзнув - расширяется, раздирая всё, что ей мешает. Вот тут то и происходят изменения в структуре бетона: микротрещины и т. д. причём, в следующий раз, вода, заполнив эти микротрещины и замерзнув, разорвёт их ещё больше.
Безусловно, всё происходит не так страшно, как я тут расписал, ведь фундаменты, как правило, защищены гидроизоляцией, отмостками, гидрофобизаторами. Увлажнение происходит не так интенсивно, не на всю толщину бетона и т. д. но хотелось бы, чтобы вы более-менее понимали природу процесса. На бетонных заводах и бетоносмесительных узлах различных комбинатов, производящих жби, испытания контрольных образцов проводятся в критических режимах. Бетонный кубик буквально вымачивают в воде ( или спец растворе) с влагонасыщением по полной программе, и замораживают разом до - 18. И так - с промежуточными замерами, до достижения критической точки, а именно - потери расчётной прочности. Количество таких циклов вода - лёд и есть коэффициент F. в таком режиме частично работают фундаменты на влагонасыщенных грунтах, опоры мостов, стоящие в воде, ну и прочие гидротехнические сооружения.
Для увеличения морозостойкости, бетонные заводы используют различные добавки в бетон, например воздухововлекающие и т. д. но морозостойкость, увеличенная воздуховолекающими добавками (сверх нормы для этой марки бетона) - уменьшает его прочность. Там нашли тут потеряли. Наиболее хороших результатов в увеличении морозостойкости можно добиться, используя в затворении бетона гидрофобный или напрягающий цемент. Все основные циклы происходят осенью и весной, когда перепады температур происходят каждый день из плюса в минус и обратно. В обычном строительстве, среднестатистическая морозостойкость F100-F200.
Коэффициент водонепроницаемости.
Обозначается в накладных или паспортах на бетон, как коэффициент с буквой W. (W4, W8, W12, от 2 до 20. Водонепроницаемость бетона - способность не пропускать через себя воду под давлением. Таким образом, если интересно узнать про методы опеределения водонепроницаемости - почитайте гост 12730. 5-84. Для увеличения водонепроницаемости (сверх стандартной нормы для этой марки), в бетон, при его изготовлении вводят уплотняющие и гидрофобизирующие добавки, либо используют в затворении смеси всё тот же гидрофобный или напрягающий цемент. В чем актуальность данного параметра для частного строительства?
У бетона с высоким коэффициентом W есть пара плюсов таких как:
Возможность изготовления, без дополнительной гидроизоляции, подвалов в районах с высоким уровнем грунтовых вод. Актуально, если заливка полов и стен произведена грамотно, без швов и перерывов в бетонировании. Вроде бы казалось, почему бы не проще сделать стандартную гидроизоляцию? Однако, качественно и технично её сделать - не так просто. Я не беру в расчёт профессионалов этого дела. Их мало, услуги их недёшевы. Чаще всего заказчику приходится иметь дело со всезнающими и всеумеющими строителями, от которых и стоит ожидать различных сюрпризов в процессе эксплуатации построенного. Скорее всего, косяки вам налепят в области сопряжения пола и стен.
