Свойства бетонной смеси

Бетон — важный, востребованный строительный материал. Ежегодно в мире производится более 20 миллиардов тонн бетонных смесей. Характеристики материала зависят от состава основных ингредиентов, их пропорционального соотношения.

Технические свойства этого материала определяет классификацию бетонов в соответствии со строительными нормами и ГОСТами.

Параметры классификации бетонных смесей

Бетонные смеси изготавливают по технологическим картам. В зависимости от назначения материалу придают определённые свойства. Условия эксплуатации бетонных конструкций определяют необходимые характеристики.

Общая классификация бетонов опирается на следующие параметры:

• назначение: конструктивные, специальные (с добавками);
• плотность: тяжелые (больше 2000кг/м. куб.) и лёгки (с меньшим показателем 2000кг/м. куб.);
• тип вяжущего наполнителя: цементные, шлаковые, гипсовые, известковые, полимерные;
• структуру: крупнопористый, ячеистый, поризованный, плотный;
• вид заполнителя: пористый, специальный, плотный.

К основным показателям прочности бетона относятся марка и класс.

Классификация прочности

Марка (М) — показатель прочности на сжатие, изгиб. Технические нормы определяется ГОСТ 22 236 85. Испытание образцов проходит на специальном прессе. Марка прочности напрямую зависит от количества цемента в единице бетонной смеси, заполнителя.

Прочность зависит не только от пропорционального состава компонентов, но и от следующих факторов:

• качественного состава воды, заполнителя;
• соблюдения всех необходимых технологических условий;
• погодных условий в момент заливки.

С целью уточнения показателя прочности введено понятие класса бетона. Допуск отклонения от нормы не более 5 %. Профессиональные строители ориентируются на характеристику «класс бетона», маркируется буквой «В». Регулируется показатель класса СНиП 2.03.01-84, описывает нормативные показатели для различных бетонных, ЖБ конструкций.

Классификация бетона по маркам (таблица)

Марка бетона по прочности на сжатие	Класс бетона по прочности на сжатие
М15	В1
М25	В1,5-2
М35	В2,5
М50	В3,5
М75	В5
М100	В7,5
М150	В10-12,5
М200	В15
М250	В20
М300	В22,5-25
М350	В25-27,5
М400	В30
М450	В35
М500	В40
М600	В
М700	В20-21
М800	В22

Классификация бетонов по классам (таблица, с допустимыми отклонениями от стандартов).

Класс	Марка	Средняя прочность, Кгс/см2	Коэффициент вариации (отклонения марки от класса), %
В3,5	М50	45,8	+9,2
В5	М75	66,5	+14,5
В7,5	М100	98,2	+1,8
В10	М150	131,0	+14,5
В12,5		163,7	-8,4
В15	М200	196,5	+1,8
В20	М250	261,9	-4,5
В22,5	М300	294,7	+1,8
В25	М350	327,4	+6,9
В27,5		360,2	-2,8
В30	М400	392,9	+1,8
В35	М450	458,4	-1,8
В40	М500	523,9	+5
В45	М600	589,4	+1,8
В50	М700	654,8	+6,9
В55		720,3	-2,8
В60	М800	785,8	+1,8
В65	М900	851,3	+5,7
В70		916,8	-1,8
В75	М1000	982,3	+1,8
В80		1047,7	-4,6

Таблица составлена на основе ГОСТ 26 633-19.

Назначение различных марок бетона по прочности

Прочность бетона, показатели М и В, определяют назначение бетонных смесей. Классификация бетонов регулируется ГОСТ 25 192 2012.

Классификация бетонных смесей по маркам (М)	Применяется для следующих работ
М100	Подготовительные строительные работы, подбетонка.
М150	Подготовительные фундаментные работы, стяжка полов, изготовление дорожек.
М200	Возведение конструкций малоэтажного строительства, стяжка, тротуарные дорожки.
М250	Льют лестничные марши, отдельные несущие небольшие конструктивные элементы.
М300	Востребованная марка. Используется в строительстве для отливки конструктивных элементов многоэтажных домов (опорных конструкций, плит перекрытия, лестничных пролётов …)
М400; М450; М500	Используются на объектах с повышенной надежности конструкций: мосты, дамбы, метро, тоннели, денежные хранилища, бассейны.
М600	Для строительства высокопрочных сооружений и несущих конструкций мостов, плотин, дамб, подземных сооружений.

Классификация бетонов по морозостойкости

Морозостойкость бетона, обозначается буквой «F», показывает, сколько циклов «замерзания-размерзания» выдержит бетонная конструкция, сохраняя марку или класс прочности (до 95 %).

С показателем меньше F50 бетонные конструкции используют только в не промерзающих помещениях закрытого типа. Востребованы марки с показателями от F50 до F150. Они хорошо зарекомендовали себя в условиях циклически переменной климатической зоны.

Материал с показателем F300 используют в условиях низкого температурного режима эксплуатации, в северных широтах. Для специальных объектов, с экстремальными погодными, эксплуатационными условиями применяют бетон F300 — F500.

Марка бетона	Класс бетона	Морозостойкость (F)
М100	В7,5	F50
М150	В12,5	F50
М200	В15	F100
М250	В20	F100
М300	В22,5	F200
М350	В25	F200
М400	В30	F300
М450	В35	F200-F300
М550	В40	F200-F300
М600	В45	F100-F300

Водопроницаемость

В структуре бетонных конструкций есть поры, капилляры. Чем выше открытая пористость, тем больше водопроницаемость. У газобетона она доходит до 25 %. Плотные конструктивные бетоны имеют наименьшую водопроницаемость. Обозначается класс буквой «W».

С целью повышения влагостойкости, морозоустойчивости дополнительно используют пластификаторы, модификаторы.

Неправильный расчёт, подбор компонентов бетонной смеси, переизбыток воды увеличивает водопроницаемость материала. В процессе усадки бетонной смеси, затвердевания, образуются микро полости, которые со временем могут заполниться влагой. Поэтом в момент заливки проводить уплотнение с помощью вибраторов, чтобы избежать образования воздушных пустот.

Классификация бетона по классу прочности, морозостойкости, водопроницаемости (таблица):

Марка бетона	Класс бетона	Водонепроницаемость (W)
М100	В7,5	W2
М150	В12,5	W2
М200	В15	W4
М250	В20	W4
М300	В22,5	W6
М350	В25	W8
М400	В30	W10
М450	В35	W8-W14
М550	В40	W10-W16
М600	В45	W12-W18

Виды бетонов по типу вяжущего вещества

По виду основного вяжущего вещества классифицируют бетоны.

Среди них выделяют:

1. Цементные. На основе цемента различных марок, самый распространённый и востребованный вид бетонных смесей. Их используют для внутренних и наружных строительных работ. Востребованные марки бетона, изготовленные на основе портландцемента.
2. Специальные. В зависимости от назначения в цементные смесей добавляют разного рода наполнители, к примеру, металлическую мелкодисперсную стружку для прочности. Добавление магнезита повышает жароустойчивость, барита увеличивает защитные свойства материала от проникновения рентгеновского, радиационного излучения.
3. Железобетон. Армирование бетонных конструкций металлом.
4. Шлакощелочной. Изготавливают из шлакощелочного цемента, в состав которого входит измельченный шлак. При добавлении щелочных компонентов, происходит химическая реакция между алюмсиликатами, глинистыми компонентами. Пор техническим характеристикам, морозостойкости, водонепроницаемости, прочности превосходит бетон на основе цемента. Утилизируются отходы производства, шлак. Перспективное направление развития строительной отрасли.
5. Пенобетон. Вспененная цементная смесь, с добавлением песка, воды, строительного фиброволокна. Отличается низкой теплопроводностью, хорошими показателями влагостойкости. Различают конструктивный, теплоизоляционный пенобетон, соответственно маркируется.
6. Газобетон. Пористый материал, изготавливается методом автоклавирования. Низкая теплопроводность, но может впитывать влагу.
7. Фибробетон. Насыщение цементной смеси фиброволокном придаёт ему дополнительную прочность. Происходит этот процесс за счёт скрепления всех компонентов между собой множеством мелких волокон.
8. Арболит. Блоки изготовленные на основе цемента и стружки дерева. Теплый материал, но впитывает влагу.
9. Кевларобетон. Изготавливается на основе мраморной, граничной крошки, полиэфирных смол, жидкого стекла с добавлением катализатора. Получается имитация натурального камня. Либо по технологии на основе цементных окатышей, с использованием гравитационной бетономешалки.
10. Полимерцементный. К цементу добавляют полимерные наполнители, смолы. Бетонная смесь приобретает дополнительную прочность, отличаются высокой водонепроницаемостью.
11. Гипсовый. Используется для отделочных внутренних строительных работ. Добавление пластификаторов, фибры, других компонентов повышает прочность, влагостойкость.
12. Силикатный. Делают на основе кремнезёма, гидрата оксида кальция. Автоклавная высокотемпературная обработка повышает прочность.

Универсальные свойства бетонной смеси в том, что в зависимости от состава компонентов, добавок получают материалы с широким диапазоном технических характеристик.

Классификация по структуре

Различают плотные, крупнопористые, ячеистые бетоны. Чем выше плотность материала, тем прочнее материал.

Плотные бетонные смеси используют для изготовления несущих конструктивных элементов. Объём воздушных пор по техническим нормам не должен превышать порог в 6 %. Путем введения добавок, которые вовлекают воздух, получают поризованные бетоны (воздуха не больше 12%). Такая структура снижает теплопроводность, препятствует расслаиванию материала.

Крупнопористые бетонные смеси изготавливают без добавления песка. В качестве заполнителя используют гравийные наполнители разных фракций. Материал используют для конструкций с небольшим напряжением.

Ячеистые пенобетон, газобетон делают с помощью добавок, которые образуют поры внутри материала. У них высокие теплоизоляционные показатели. Используют в малоэтажном строительстве. Либо в качестве стенового материала не несущих конструкций для многоэтажных зданий.

Заполнители бетона

Заполнители выполняют несколько функций. Применяют для этих целей натуральное, искусственное сырьё, отходы производства. В бетонных смесях, в зависимости от заданных технических характеристик, заполнители могут составлять 70-80 % от общей массы.

Функции заполнителей:

• придают материалу необходимую жёсткость;
• предохраняют от резкой усадки цементного теста;
• снижает ползучесть бетона в условиях повышенных нагрузок.

Заполнители различаются по фракциям, форме, морозостойкости. Проверяют на радиационное загрязнение.

Мелкие заполнители: песок, отсев щебня, гравия. Применяют зольные, шлаковые отходы. Качество наполнителей регулируют соответствующие ГОСТы (8736 — песок; 25592 — зольношлаковый заполнитель; 5578 — металлургический шлак).

В легкие бетоны добавляют:

• вспученный перлит и вермикулит;
• пемзу, туф;
• керамзит;
• термозит;
• известняк;
• ракушечник.

В тяжёлые бетоны вносят гравий, щебень. Для специальных бетонных смесей используют другие заполнители, в зависимости от технических требований.

Заключение

Строительство невозможно представить без бетона. Универсальный материал обладает широким спектром технических характеристик. В зависимости от вяжущего вещества, заполнителя, добавок бетонная смесь приобретает заданные свойства: по прочности, морозостойкости, теплопроводности, водостойкости.

С целью систематизации технических параметров разработана классификация бетонов. Опирается она на нормативные требования, изложенные в ГОСТах.