Классификация бетона, особенности состава и другие свойства

Классификация бетона

С появлением бетона человечество решило многие проблемы строительства, получило возможность возводить не просто многоэтажные, но и высотные здания, изготавливать элементы коммуникаций, малых архитектурных форм, садового и даже интерьерного декора. Это искусственный каменный материал, изготавливаемый на основе затворённой водой смеси из наполнителя и минерального или органического вяжущего. От её состава, пропорций и степени уплотнения зависит классификация бетона по маркам и классам.

Классификация бетона
Бетон — главный строительный материал

От чего зависят свойства бетонов

Смесь, составленная из вяжущего, наполнителя и воды становится бетоном только когда превращается в камень после затвердевания, и именно по его конечным свойствам классифицируется.

  • Наиболее широко в строительстве используют бетоны на цементах и таких неорганических веществах, как известь или гипс. Применяются так же молотые шлаки и зола-уноса, которые, в зависимости от химического состава и вида изготавливаемого бетона, могут быть как вяжущим, так и наполнителем.

Примечание: Наиболее крепким камень, твердеющий в естественных условиях, получается именно из цемента, поэтому он и является главным вяжущим для применяемых в масштабном строительстве бетонов.

Фундамент
Фундаменты заливают только из цементных бетонов
  • Камень образуется за счёт реакции цемента с водой, заполнители в ней не участвуют, поэтому их называют инертными материалами. Исключением являются только силикатные бетоны, твердеющие в автоклавах, где под воздействием высокой температуры и давления кремнезёмистый наполнитель вступает в химическую реакцию с известью, и образует более прочное вещество тоберморит.
  • Однако и будучи инертными, заполнители оказывают огромное влияние на структуру бетона и его конечные свойства, сроки схватывания и твердения, способность воспринимать нагрузки и сопротивляться воздействию окружающей среды.
  • Главной функцией наполнителя является устранение усадочных явлений при испарении влаги из монолита, ведь усадка способствует деформации изделий и конструкций. Так как доля наполнителя в бетоне самая большая, именно его цена сильнее всего влияет на себестоимость бетонной смеси.
  • От заполнителя зависит и плотность тяжелого бетона, а она, в свою очередь, влияет на его теплотехнические характеристики. Чем больше воздушных пор в бетоне, тем ниже коэффициент теплопроводности, и чтобы этого достичь в бетонные смеси вместо гранитного щебня добавляют более лёгкие природные и искусственные наполнители, применяют технологии воздухонасыщения.
  • Физические свойства бетона регулируются путём введения в смеси активных минеральных и химических добавок. Они способны ускорить или замедлить твердение, сделать смесь более пластичной и удобной для укладки.
  • Присадки могут повысить морозоустойчивость и прочностные характеристики, способны регулировать возникающие при твердении деформации — так что, неважных мелочей в производстве бетона нет. Его свойства определяются не только видом и качеством исходного сырья, но и технологиями приготовления смеси, способом заливки в опалубку и условиями твердения.

Существуют бетоны и на органических вяжущих, которые замешиваются на битумах (асфальтобетоны), или синтетических смолах (полимербетоны). В них отсутствует реакция гидратации, так как в составе нет ни цемента, ни воды. Прочность образующегося камня здесь обусловлена кристаллизацией вяжущего вещества, что в свою очередь обеспечивает бетону высокую плотность и водонепроницаемость.

Полимербетон
Полимербетон — материал с высокой водонепроницаемостью

Классификационные признаки бетонов

Кроме сырьевого состава существует немало других признаков, по которым классифицируют бетоны. Первый, и самый важный — это плотность, так как от неё зависит и большинство остальных характеристик. По плотности бетоны делят на три большие группы:

1) тяжёлые и мелкозернистые;

2) лёгкие бетоны;

3) ячеистые.

Есть ещё бетоны на органических заполнителях (например, полистиролбетон), которые тоже являются лёгкими — но у них отдельные стандарты, и в общую классификацию они не включены.

Существует официальный документ — ГОСТ 25192 от 2012 года, согласно которому и осуществляется классификация бетона. Он не распространяется только на бетоны с битумным вяжущим, так как применение у них узкоспециальное (дорожное строительство), и производство смесей регламентируется отдельными стандартами.

тощие бетоны
Устройство бетонной подготовки из тощего бетона

Официально представлено 12 признаков, по которым осуществляется классификация бетона:

  1. назначение;
  2. коррозионная устойчивость;
  3. тип вяжущего;
  4. разновидность заполнителя;
  5. структура;
  6. условия затвердевания;
  7. прочность;
  8. сроки набора прочности;
  9. средняя плотность;
  10. морозоустойчивость;
  11. водонепроницаемость;
  12. истираемость.

Вкратце поясним, что означают эти пункты.

Классификация бетона по назначению

По назначению бетоны разделяют на конструкционные (из них формуют бетонные и железобетонные изделия и ведут монолитное строительство) и специальные. К специальным относят такие бетоны, которые должны выполнить определённую функцию: защиту от радиации, например, или теплоизоляцию. К категории специальных относят и архитектурные бетоны, так как при их изготовлении могут использоваться специальные цементы и пигменты.

конструкционный бетон
Всё это — конструкционный бетон
Теплоизоляция пенобетоном
Теплоизоляция пола пенобетоном
теплоизоляционный газоблок
Строительство двухэтажного дома из конструкционно-теплоизоляционного газоблока

Обратите внимание: Есть так же бетоны, относящиеся к обеим категориям. Их называют теплоизоляционно-конструкционными, так как они обладают как высокими теплотехническими свойствами, так и имеют достаточную прочность на сжатие, чтобы использоваться для возведения несущих конструкций, пусть и не подвергающихся большим нагрузкам. В основном такие бетоны (газобетон и пенобетон) используются в жилищном строительстве для возведения малоэтажных домов. В многоэтажных зданиях кладка из таких блоков просто заполняет пролёты несущего железобетонного каркаса.

Коррозионная устойчивость бетона

Существует пять видов бетонов, отличающихся друг от друга способностью сопротивляться воздействию определённых веществ. Группы обозначаются заглавными буквами русского алфавита:

  • А — обычные бетоны, не подвергающиеся воздействию агрессивных сред.
  • Б — бетоны, подвергающиеся при эксплуатации карбонизации.
  • В — бетоны, работающие под воздействием хлоридов.
  • Г — бетоны, подвергающиеся попеременному замораживанию и оттаиванию.
  • Д — химически стойкие бетоны.
Разрушение бетона
Разрушение бетона в агрессивной среде

Типы вяжущих веществ и заполнители

Из минеральных вяжущих, применяемых для изготовления бетонов, выделяют:

  • цемент;
  • известь;
  • шлаки;
  • гипс.
Вяжущие для бетонов
Вяжущие для бетонов

Обратите внимание: Глина, как и полимерные смолы, является специальным вяжущим. Есть так же магнезиальный цемент (каустический магнезит или доломит), который должен затворяться не водой, а сульфатом или хлоридом магния. Из магнезиального вяжущего делают стеновой материал фибролит, стекломагнезитовые и ксилолитовые плиты.

Заполнители бывают плотные (кварцевый песок, гранитный щебень, гравий, бутовый камень) и пористые (аглопорит, шлаковый щебень или отсев, керамзит). К специальным заполнителям относится металлическая стружка или дробь (сталебетон), деревянная щепа (опилкобетон), гранулы пенополистирола (полистиролбетон).

заполнители для бетона
Плотные заполнители для бетона

Классификация бетона по плотности, структуре и прочности

Эти три определения неразрывно связаны между собой, поэтому мы объединили их под одним заголовком. По структуре бетоны бывают плотные, поризованные, ячеистые и крупнопористые.

  • Плотные делятся на особо тяжёлые (более 2500 кг/м3) и тяжёлые (1800-2500 кг/м3). У них всё пространство между крупным заполнителем занято цементным камнем.
  • Поризованными бетонами называют бетоны, в составе которых присутствуют воздухововлекающие добавки. Обычно это лёгкие бетоны плотностью 1800-600 кг/м3.
  • В ячеистых бетонах порообразование обусловлено за счёт введения пенообразователя, либо химической реакции с применением газообразующего вещества. Крупного заполнителя они не имеют вообще, но песок — главное сырье для ячеистого бетона. Теоретически плотность такого камня может достигать 1000 кг/м3, но современные производители делают конструкционно-теплоизоляционные бетоны плотностью 300-600 кг/м3.
  • Крупнопористым называют бетон с зернистой структурой без добавления песка, на пористом заполнителе с плотностью не более 250 кг/м3. В нём цементный камень находится в меньшинстве, и лишь тонким слоем обволакивает зёрна, не заполняя всё пространство между ними. В основном используется в производстве сборных конструкций для зданий, в качестве среднего теплоизоляционного слоя.
Бетонные блоки
Бетонные блоки с плотной внешней оболочкой и крупнопористой серединой

Прочность бетона неразрывно связана с его плотностью: чем плотнее камень, тем большую нагрузку на сжатие сможет выдержать. Согласно стандарту есть всего две категории прочности бетонов: 1) среднепрочные — имеют класс ниже В50; 2) высокопрочные, классом В55 и выше. Класс прочности определяется под механическим воздействием пресса на образцы в форме кубика.

Кубики бетона
Кубики бетона, подготовленные к испытаниям на сжатие

На заметку: По скорости набора прочности бетоны бывают быстротвердеющие и медленнотвердеющие. Определяющим критерием является показатель R2/ R28 — где делимым является прочность в возрасте 2-х суток, а делителем — прочность в возрасте 28 суток. Если итог получается 0,4 и более — значит, бетон быстротвердеющий, если менее 0,4 — медленнотвердеющий.

Условия затвердевания бетона

Бетоны могут затвердевать в разных условиях, и это сказывается не только на скорости набора прочности, но и на самих показателях прочности. По данному признаку бетоны подразделяют на три вида:

  1. твердеющие в естественных условиях;
  2. подвергающиеся тепловой обработке при атмосферном давлении;
  3. набирающие прочность при высокотемпературной обработке в автоклавах, при давлении выше атмосферного.
Обработка бетонных изделий
Обработка бетонных изделий в автоклавах

Классификация бетона по морозоустойчивости и водонепроницаемости

Морозостойкость бетонов — важный показатель для изделий и конструкций, контактирующих с окружающей средой. Обозначается буквой F с числом, показывающим, сколько циклов замерзания и оттаивания бетон выдерживает без потери прочности.

По этой характеристике бетоны делят на три группы:

  1. низкой морозостойкости (марки ниже F50);
  2. средней морозостойкости (от F50 до F300);
  3. высокой морозостойкости (марки от F300 и выше).
бетоны
Для гидротехнических сооружений важна и высокая морозостойкость, и высокая водонепроницаемость

Водонепроницаемостью бетона называют его способность не пропускать сквозь себя воду под определённым давлением. Оценивается коэффициентом фильтрации — маркой по водонепроницаемости, обозначаемой буквой W с числовым рядом от 2 до 20. Цифры обозначают величину приложенного давления в кгс/см2, при котором испытуемый образец не пропускал воду.

По данному показателю бетоны бывают:

  • менее W4 — с низкой водонепроницаемостью;
  • от W4 до W12 — со средней водонепроницаемостью;
  • более W12 с высокой водонепроницаемостью.

Истираемость бетона — заключение

В зависимости от условий эксплуатации конструкций, важными могут оказаться не только показатели прочности или морозостойкости, но и истираемости (полы, пандусы, бетонные покрытия дорог, тротуарные плиты и т.д.) Истираемостью называют свойство материала, проявляемое под воздействием сил трения, и чем он твёрже, тем лучше сопротивляется истираемости.

Для определения этого значения у бетона применяют два способа: испытания отлитых или вырубленных из монолита образцов-кубиков на барабане или абразивном круге. Установкам задаются разные нагрузки, после воздействия которых в течение определённого времени учитывается потеря массы бетона из-за утраченных истрианием частиц.

бетонная полоса
Покрытия взлётных полос должны иметь высокий класс истираемости

Если потеря массы составляет менее 0,7 г/см2, бетону присваивается марка G1, означающая низкую истираемость (такой бетон применяется на дорогах и покрытиях аэродромов). Потери в 0,8 г/см2 означает среднюю истираемость, и бетон маркируется G2 (из него делают лестницы и подземные переходы). Наиболее распространён бетон марки G3, теряющий при истирании покрытия 0,9 г/см2 — его используют на заливку полов и бетонных тротуаров.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!:

Adblock
detector