Классификация бетона по назначению и области применения

Бетон — что из себя представляет и для чего нужен?

Бетон — это искусственно созданный строительный монолит, или, как его чаще называют, искусственный строительный камень. Изготавливают его из вяжущего вещества, воды, наполнителей и различных добавок, с помощью которых можно изменять свойства бетонной массы, повышая морозостойкость, снижая истираемость, делая ее водонепроницаемой, жаростойкой и т.п. Купить бетон в Барнауле вы можете в компании ГОСТБЕТОН22.РУ.

В классический состав бетона входят:

• цемент;
• песок;
• гравий или щебень;
• вода.

В зависимости от производственной необходимости состав бетонной смеси может меняться. Так, широко используемый в строительстве и ремонтах цементный раствор (смесь цемента, песка и воды) является одной из разновидностей бетона, т.н. пескобетоном. Смеси с использованием полуводного гипса или ангидрида называются гипсобетонами.

С развитием строительной индустрии в состав бетонных смесей начали добавлять новые материалы, чтобы придать искусственному камню нужные характеристики. Например, после введения в его состав стальных опилок появился сталебетон, обладающий повышенной прочностью. Использование в качестве наполнителей пемзы и туфа привело к появлению пемзо- и туфобетона — материалов, отличающихся от классического строительного материала более легким весом и лучшими теплоизоляционными свойствами.

Добавив в состав железную арматуру, можно получить железобетон, а добавив деревянную арматуру — деревобетон. Одна из последних разновидностей — полимербетон, в состав которого добавлены синтетические смолы (карбамидные, эпоксидные и т.д.).

Виды бетонов

В настоящее время в строительстве используют различные виды бетона. Разобраться в их многообразии помогает классификация бетонов. Бетоны классифицируют:

1. по средней плотности;
2. по виду вяжущего вещества;
3. по назначению.

Многие свойства бетона зависят от его плотности, на величину которой влияют плотность цементного камня, вид заполнителя и структура бетонов. По плотности бетоны делят на:

• особо тяжелые с плотностью более 2500 кг/м3;
• тяжелые – 1800…2500;
• легкие -500… 1800;
• особо легкие – менее 500 кг/м3.

Особо тяжелые бетоны приготовляют на тяжелых заполнителях – стальных опилках или стружках (сталебетон), железной руде (лимонитовый и магнетитовый бетоны) или барите (баритовый бетон).

Тяжелые бетоны с плотностью 2100…2500 кг/ кубетон м. получают на плотных заполнителях из горных пород (гранит, известняк, диабаз). Облегченный бетон с плотностью 1800…2000 кг/ кубетонм. получают на щебне из горных пород с плотностью 1600…1900 кг/куб, м.

Легкие бетоны изготовляют на пористых заполнителях (керамзит, аглопорит, вспученный шлак, пемза, туф). К особо легким бетонам относятся ячеистые бетоны (газобетон, пенобетон), которые получают вспучиванием вяжущего, тонкомолотой добавки и воды с помощью специальных способов, и крупнопористый бетон на легких заполнителях.

Главной составляющей бетона, во многом определяющей его свойства, является вяжущее вещество, по виду которого различают бетоны: цементные, силикатные, гипсовые, шлакощелочные, полимерцементные и специальные. Цементные бетоны приготовляют на различных цементах и наиболее широко применяют в строительстве. Среди них основное место занимают бетоны на цементе (портландцемент) и его разновидностях (около 65% от общего объема производства), успешно используют бетоны на шлакопортландцемента (20…25%) и пуццолановом цементе. К разновидностям цементных бетонов относятся: декоративные бетоны, (на белом и цветных цементах), бетоны для самонапряженных конструкций (на напрягающем цементе), бетоны для специальных целей (на глиноземистом и безусадочном цементах).

Силикатные бетоны готовят на основе извести. Для производства изделий в этом случае применяют автоклавный способ твердения.

Гипсовые бетоны готовят на основе гипса. Гипсовые бетоны применяют для внутренних перегородок, подвесных потолков и элементов отделки зданий. Разновидностью этих бетонов являются гипсоцементные – пуццолановые бетоны, обладающие повышенной водостойкостью. Применение – объемные блоки санузлов, конструкции малоэтажных домов.

Шлакощелочные бетоны делают на молотых шлаках, затворенных щелочными растворами. Эти бетоны еще только начинают применяться в строительстве.

Полимербетоны изготовляют на различных видах полимерного связующего, основу которого составляют смолы (полиэфирные, эпоксидные, карбамидные) или мономеры (фурфуролацетоновый), отверждаемые в бетоне с помощью специальных добавок. Эти бетоны более пригодны для службы в агрессивных средах и особых условиях воздействия (истирание, кавитация).

Полимерцементные бетоны получают на смешанном связующем, состоящем из цемента и полимерного вещества (водорастворимые смолы и латексы).

Специальные бетоны готовят с применением особых вяжущих веществ. Для кислотоупорных и жаростойких бетонов применяют жидкое стекло с кремнефтористым натрием, фосфатное связующее.

В качестве специальных вяжущих используют шлаковые, нефелиновые и стеклощелочные, полученные из отходов промышленности.

Бетоны применяют для различных видов конструкций, как изготовляемых на заводах сборного железобетона, так возводимых непосредственно на месте эксплуатации (в гидротехническом, дорожном строительстве).

В зависимости от области применения различают:

• обычный бетон для железобетонных конструкций (фундаментов, колон, балок перекрытий и мостовых конструкций);
• гидротехнический бетон для плотин, шлюзов, облицовки каналов, водопроводно-канализационных сооружений;
• бетон для ограждающих конструкций (легкий);
• бетон для полов, тротуаров, дорожных и аэродромных покрытий;
• бетоны специального назначения (жароупорный, кислотостойкий, для радиационной защиты).

Общие требования ко всем бетонам и бетонным смесям следующие:

До затвердевания бетонные смеси должны легко перемешиваться, транспортироваться, укладываться (обладать подвижностью и удобоукладываемостью), не расслаиваться; бетоны должны иметь определенную скорость твердения в соответствии с заданными сроками распалубки и ввода конструкции в эксплуатацию; расход цемента и стоимость бетона должны быть минимальными.

Сфера применения

Бетоны облегченного типа подходят как для монолита, так и для производства бетонных изделий. Ими заполняют пустоты в конструкциях, изолируют стены, оснащают дома внутренними перегородками. Применение легких бетонов в строительстве может охватывать различные сферы промышленности – их используют для опор, мостовых сооружений, проведения ремонтных работ в туннелях.

Также материал оптимально подходит в следующих целях:

• устройство стяжки;
• производство стеновых панелей;
• закладка стен;
• огнезащита;
• реставрация;
• создание декора, малых архитектурных форм.

Можно сказать, что продукт является отличным аналогом кирпича и цементно-песчаных смесей, поскольку обеспечивает достаточную прочность конструкций, снижение их толщины, устойчивость к возгоранию.

Виды бетона по назначению и области применения

Классификация этого строительного материала по назначению и функциям дает возможность сделать правильный выбор при строительстве определенного объекта. Обычно, при создании особых марок бетона решается напрашивающаяся проблема использования объекта в экстремальных условиях. Это выражается в повышении требований к огнеустойчивости, вибрационной устойчивости и стойкости к морозам.

Давайте рассмотрим подробную классификацию:

1. Состав общего назначения – используется для создания фундаментов, несущих железобетонных конструкций,  в строительстве балок, колонн и плит перекрытия в многоэтажных домах.
2. Состав специального назначения – используют для создания объектов, которые должны иметь высокие показатели влагоустойчивости, а также выдерживать высокие механические нагрузки и воздействие окружающей среды, в том числе и химического вида. При помощи специальных составов можно выстроить прочные атомные станции и прочие объекты, которые предотвратят утечку радицации.
3. Гидротехнические составы – будут важны при сооружении ГЭС, дамб и водонапорных башней.

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%.

Определение

Как уже было сказано выше, монолит – искусственный бетон, который обладает всеми качествами своих конкурентов. На практике чаще применяется название «товарный бетон», который отлично зарекомендовал себя при строительстве каркаса конструкции. Однако это не единственное направление использования монолита. Данный материал может применяться при возведении различных объектов, начиная от тротуаров и заканчивая высокопрочными зданиями.

Иногда монолитный материал связывают с понятием «сухой бетон». Главными составляющими являются портландцемент, материал-наполнитель и химические компоненты. Этот раствор легко приобретает жидкую форму при контакте с водой в правильных пропорциях.

Выделяют также фибробетон. Это материал, основным отличием которого является присутствие в нем арматуры. Он применяется в тоннелях, шахтах, на мостовых покрытиях и аэродромных полосах взлета и посадки.

В зависимости от наличия цветных красителей в бетоне различают белый и цветной монолитный бетон. Первый используется на дорогах для создания объектов безопасности, поскольку он не боится влаги. Цветной материал, или как его еще называют архитектурный, применяется при декоративной отделке покрытий и возведении архитектурных объектов.

Классификация бетона по прочности

Прочность – первый показатель, который учитывают при выборе марки и класса материала при составлении проекта и его расчете. Камень должен нормально воспринимать поступающие нагрузки, устойчивость к ним должна быть в запасе, но не переизбытке – это значительно удорожает процесс строительства, но эффективно не расходуется.

Как измеряется прочность бетонного камня:

1. При замесе раствора берут небольшое количество смеси и заливают ее в форму-куб со стороной 100 мм.
2. Через 28 дней (срок полного набора прочности) образец отправляют на испытание в лабораторию, где куб исследуют под прессом с разными усилиями.
3. По результату определяют соответствие марке и классу.

Классификация бетона по маркам и классам всегда взаимосвязана, значения соответствуют друг другу (смотрите в таблице):

Марка – усредненное значение прочности для материала данного состава. Это лабораторный показатель, на практике в условиях эксплуатации на изделие влияют разрушающие воздействия и характеристики прочности камня меняются.

Погрешность ошибки в прочности практически исключает другой тип классификации – класс. Это точный показатель с допустимой погрешностью не более 5%. Современные проектировщики и инженеры в проектной документации указывают преимущественно обозначение класса бетона, иногда в спаренном варианте: В20 (М250).

ГОСТ регламентирует дополнительное деление по прочности:

• Бетон средней прочности (до В50);
• Бетон высокой прочности свыше В55 включительно.

По составу

Наполнитель бетона во многом определяет его разновидность. На сегодня известно множество типов материалов, которые приготавливаются с применением самых разных добавок. Чаще всего в строительстве используют:

• Пенобетон – тип ячеистого бетона, изготавливаемый с применением пенообразователя. Имеет высокую плотность, морозостойкость, способность сохранять тепло внутри здания.
• Газобетон – готовится с добавлением газообразователя, обычно – мелкодисперсного алюминия. После замешивания образует массу со сливающимися порами диаметром до 4 мм.
• Керамзитобетон – включает в себя керамзит и воздухововлекающие добавки. Имеет небольшой удельный вес, почти не поддается усадке, может выдерживать до 30 циклов заморозки/разморозки.
• Силикатный бетон – вместо цемента в нем применяют известняк, который перемешивается с кремнеземистыми компонентами. Ингредиенты вступают в химическую реакцию и образуют гидросиликат кальция, который обеспечивает надежную связь заполнителей и раствора.
• Опилкобетон – готовится с древесной стружкой и может использоваться как теплоизоляционный или конструкционно-теплоизоляционный материал.
• Полистиролбетон – содержит в составе полистирольную крошку, которая наделяет готовую смесь отличными теплоизоляционными характеристиками. Область применения легких бетонов этого типа – утепление чердаков, стен, устройство стяжки.

Легкие бетоны – универсальный материал при сооружении зданий. Его широкая классификация позволяет строителям с легкостью подобрать именно тот тип бетонной смеси, который оптимально подходит для конкретного вида работ.

Виды добавок

К добавкам в разные виды бетонных смесей относят пластификаторы, ускорители и замедлители отвердения, составы для увеличения жаро- и морозостойкости, суперпластифицирующие смеси для отливок с преднапряжённым армированием, и наборы веществ для конструкционного железобетона.

Для морозостойких бетонов добавляются комплексные пластификаторы, сульфаты (в результате химических реакций с бетоном выделяют тепло), антифризы (обеспечивают процессы гидратации с цементом).

Водонепроницаемость обеспечивается введением в смесь парафинов, октадекановой или нафтеновой кислот, которые заполняют поры и не дают влаге проникнуть сквозь массу готового бетона. Особенно актуален бетон с такими добавками в стяжках, обеспечивающих одновременно с укреплением и выравниванием пола и межэтажную гидроизоляцию.

Для прочности добавляют хлористый кальций, мыльные растворы, фиброволокна.

Есть добавки, увеличивающие время схватывания. Их применяют, если нужно доставить готовую бетонную смесь на большое расстояние в тёплое время года, когда схватываемость раствора повышенная.

А если отливка представляет собой плоскую панель, в которую практически невозможно заложить армирующую сетку и применить для уплотнения смеси , то в бетон для таких отливок добавляется самоуплотняющаяся добавка, которая работает, обволакивая введённые в смесь наполнители, не оставляя места для газовых пузырьков. Особенно актуально введение таких добавок в заливку стяжки на пол для его выравнивания и гидроизоляции.

Средняя плотность

Этот показатель соответствует усреднённому значению объёмной массы бетона и маркируется литерой D и числовым значением от 200 до 5000 (кг/м3).

Принято различать:

• смесь бетонную – до выкладки и уплотнения;
• бетон свежеуложенный – смесь уложена в опалубку и уплотнена, но период структурообразования еще не наступил;
• твердеющий железобетон.

Марка D указывает на фактическое значение массы сухого вещества на единицу объёма (кг/м³). Например, у бетонов D500 на 1 м³ приходится 500 кг сухого вещества

Классификация по плотности (объёмному весу):

• особо тяжёлый – 2500;
• тяжёлый – 2000/2500;
• облегчённый – 300/2000;
• лёгкий 500/1800;
• особо лёгкий – 500.

Компонентный состав

С точки зрения физики и теории взаимодействия компонентов, бетон – совокупность воды и цемента, между которыми происходит реакция, приводящая к образованию цементного камня, выступающего в качестве скрепляющего элемента всех компонентов материала. Технические характеристики, свойства и применение зависит от использующихся компонентов. Элементы напрямую влияют на время застывания, степень плотности, выдержку механического воздействия, а также не позволяют материалу деформироваться в процессе бетонирования.

В чем причина распространенности бетона в качестве базового строительного оснащения?

Добавляя к стандартным компонентам новые ингредиенты, можно значительно увеличить специфику применения материала, а также получить новые смеси, с различными характеристиками. Раствор используется для закладки фундамента, укрепления железной сваи и арматур, укладки асфальта и многое другое.

При грамотной обработке, бетон используется в архитектурном направлении или области строительной механики.