Марки бетона

Строительство потребляет огромный объем бетона, и он постоянно растет. Для каждого вида работ предназначается своя смесь, они отличаются составом, техническими характеристиками, ценой. Основными параметрами являются класс бетона и его марка – показывающие прочность состава после его полного отвердевания.

Классификация бетонных смесей нужна, чтобы определить их назначение в конкретном виде работ. При необходимости учитываются водостойкость, морозостойкость и другие свойства, определяющие долговечность конструкций из этого материала.

История

Бетон известен более 4000 лет (Древняя Месопотамия) , особенно широко использовался в Древнем Риме. Италия — вулканическая страна, в которой легко доступны компоненты, из которых может быть приготовлен бетон, включая пуццоланы и лавовый щебень. Римляне использовали бетон в массовом строительстве общественных зданий и сооружений, включая Пантеон, купол которого до сих пор является наиболее крупным в мире выполненным из неармированного бетона. При этом в восточной части государства эта технология не получила распространения, там в строительстве традиционно использовался камень, а затем и дешёвая плинфа — род кирпича.

Вследствие упадка Западной Римской империи широкомасштабное строительство монументальных зданий и сооружений сошло на нет, что сделало использование бетона нецелесообразным и в сочетании с общей деградацией ремесла и науки привело к утрате технологии его производства. В период раннего Средневековья единственными крупными архитектурными объектами были соборы, которые возводились из природного камня.

Современный бетон на цементном вяжущем веществе известен с 1844 года (И. Джонсон). Патент на портландцемент получил в 1824 году Джозеф Аспдин; патент на «римский цемент» получил в 1796 году Джеймс Паркер.

Мировыми лидерами в производстве бетона являются Китай (430 млн м³ в 2006 г.) и США (345 млн м³ в 2005 г. и 270 млн м³ в 2008 г.). В России в 2008 г. было произведено 52 млн м³.

Что означает марка бетона?

Марки бетона определяются по прочности на сжатие, они показывают, какую нагрузку выдерживает до разрушения образец на площади 1 см², обозначается буквой «М» с индексом. Например, М200 выдерживает нагрузку в 200 кг/см². Этот показатель зависит от соотношения основных компонентов, а также способа приготовления раствора, где учитываются:

• Цемент должен быть как можно более высокой марки, при изготовлении полностью выдерживается соотношение компонентов раствора;
• Излишки воды в растворе приводят к избыточной пористости, ухудшая характеристики состава;
• Заполнители – песок и щебень, должны быть равномерной фракции, без пыли, глины, суглинка, органических и других включений;
• Все составляющие должны тщательно перемешиваться для обеспечения однородности смеси;
• Идеальная температура, при которой проходит затвердевание – около 20°С, чтобы обеспечить затвердевание при отрицательных температурах в состав вводят добавки.

График зависимости расхода цемента М400 (1) и М500 (2) от прочности

Чтобы подобрать материал для строительства нужно знать, какие марки бетона бывают. Согласно СП , ГОСТ 7473-2010 этот показатель может изменяться от М100 до М500. Также существуют смеси, с узким диапазоном применения. Расшифровка маркировки бетонных растворов позволяет определить пропорции компонентов, которые в них входят. Для этого используются специальные таблицы. В зависимости от характеристик определяется стоимость материала. Чем выше марка, тем дороже будет раствор.

Что такое класс?

Класс бетона – гарантированная по прочности на сжатие нагрузка, которая им выдерживается, измеряется в МПа (мегапаскалях). Эта характеристика была введена, чтобы уточнить свойства застывшего раствора, поскольку для одной марки они могут разниться. Этот параметр позволяет определить его фактическую прочность, так как рассчитывается для случаев, когда она будет подтверждаться не менее чем в 95%.

Класс бетона по прочности обозначается буквой «В» с индексами от 5 до 60, которые показывают значение давления в МПа, выдерживаемого материалом до разрушения. Этот показатель соотносится с маркой, более привычной для строителей.

Соответствие марки и класса

При строительстве зданий или других объектов, нужно уметь разбираться в соотношении марок и классов применяемого бетона, что позволит исключить ошибки. Классы и марки заносятся в таблицы, которые можно найти в специализированной литературе.

Необходимо учитывать, что марочная прочность бетона допускает некоторые отклонения. Например, у М350 может быть устойчивость давлению в МПа В25 и В27,5, поэтому эта характеристика считается более точной. Иногда классы и марки современного бетона по его прочности определяются как допустимые параметры снижения качества раствора при сохранении технических и эксплуатационных характеристик. На это влияют пропорции и взаимосвязи компонентов раствора, рекомендуемых для его изготовления согласно ГОСТ. Например, для смеси со средним показателем прочности М250 или В20 требуется соотношение цемента, песка и щебня по массе 1:4,6:7,0.

Удобоукладываемость бетона

Есть несколько ГОСТов, которые определяют, что такое класс бетона по удобоукладываемости. В зависимости от того, как бетонная смесь заполняет форму опалубки под своим весом, осуществляется выбор того или иного состав.

По плотности смеси разделяют на:

• Подвижные. Их показатели измеряют по осадке конуса.
• Жесткие. Такие смеси подвергаются испытанию на вибростоле. Определение свойств состава производится исходя из времени продавливания смеси.

ГОСТ 7473-94 определяет бетон по удобоукладываемости следующим образом.

Чтобы понять, как выбрать бетонный раствор исходя из этого параметра, рассмотрим таблицу.

Кроме классификации по удобоукладываемости, также необходимо учитывать ГОСТ 23732, согласно которому существуют требования, относящиеся к воде для затворения и к самой смеси.

Чтобы изменить показатели бетона всегда можно добавить в раствор пластификатор, который сделает ее более пластичным. В этом случае по удобоукладываемости бетон будет отвечать всем нормативам.

Продолжая рассматривать, чем еще отличаются марки бетона, остается только уточнить, какие бывают связующие компоненты.

Отличие между классами и марками

На первый взгляд, к марке и классу применяют одинаковый критерий определения, но между ними есть существенные отличия. Первая показывает средние технические свойства материала, второй определяет уровень прочности материала при эксплуатации. Фактически, маркирование говорит о том, какое количество цемента присутствует в данной смеси, классовое же число показывает, какую максимальную нагрузку выдержит конструкция в 90-95% случаев. Указанные параметры взаимозависимы, их соответствие можно определить с помощью специальной таблицы.

Вернуться к оглавлению

Область использования

Сфера применения различных марок определяется условиями эксплуатации и испытываемыми нагрузками, в частности, выбирается один из следующих вариантов:

1. М75 – «тощий» раствор для заливки дренажных слоев.

2. М100 – используется в дорожном строительстве (бордюры) и при подготовке основания здания к заливке основных конструкций. Не подходит для бетонирования ответственных и нагружаемых участков.

3. М150 – марка легкого бетона для вспомогательных целей. Сфера применения включает стяжку полов, возведение садовых и пешеходных дорожек, бордюров, фундаменты под легкие постройки, заливку монолитных плит.

4. М200 – упрочненная марка бетона, оптимально подходящая для подпорных стен, стяжки полов, фундаментных конструкций, отмосток, садовых площадок и дорожек.

5. М250 – тяжелая разновидность, востребованная в частном строительстве. Используется при заливке фундаментов, лестничных маршей, оснований для заборов и хозяйственных построек, плиточных перекрытий с низкой нагрузкой. Допускается применение бетона М250 в промышленности, но исключительно для малоэтажных домов.

6. М300 – для заливки основ любой сложности, включая плитные, лестничных маршей и площадок.

7. М350 – начальная марка для фундаментов многоэтажных домов. Этот бетон характеризуется высокой прочностью и водонепроницаемостью и подходит как для возведения многопустотных перекрытий и балок, так и бетонирования монолитных конструкций. Именно из него заливают чаши общественных бассейнов, дороги аэродромов, колонны, опоры, ростверки и другие нагруженные ЖБИ.

8. М400 – сверхтяжелая быстросхватывающаяся марка. Из-за высокой стоимость практически не используется в индивидуальном строительстве, исключения составляют частные дома с подвалами на участках с рисками подтопления грунтовыми водами. Основная сфера применения – гидротехнические конструкции, банковские хранилища и другие ж/б объекты с повышенными требованиями к прочности бетона и безопасности зданий.

9. М450 – еще одна профессиональная марка с высокой скоростью схватывания. Выбирается для регламентированных объектов: дамб и платин, мостов, туннелей метро.

10. М500 – марка бетона с повышенным содержанием цемента, исключительно для гидротехнических сооружений и специализированных изделий.

Существует четкая взаимосвязь между качеством, рабочими показателями и стоимостью растворов, в частном строительстве применение бетонов выше М400 экономически нецелесообразно. Основной рабочий диапазон включает М100-М450 и В7.5-В35, соответственно. Проверка указанных производителем характеристик бетонной смеси (рекомендуемый этап при возведении ответственных объектов) в домашних условиях невозможна. Для проведения лабораторной экспертизы заливается куб 15×15 см, окончательные результаты будут известны только через месяц (28 дней отводится на застывание и достижение расчетной прочности).

Помимо выбора правильной марки для получения надежной строительной конструкции важно организовать соответствующие условия застывания: бетон нуждается в уходе как минимум 15-20 дней после заливки. Поверхность защищают от прямых лучей, увлажняют и закрывают полиэтиленовыми пленками.

Следует помнить о главном правиле гидратации цемента – при минусовых температурах этот процесс останавливается, что приводит к снижению итоговой прочности и морозостойкости. При резком похолодании или необходимости проведения работ в зимнее время бетон накрывается пленкой или подогревается.

Укладка, уплотнение, затвердевание

Укладка и уплотнение бетона.

Бетонная смесь после приготовления и укладки должна быть как можно быстрее уплотнена. В процессе уплотнения избавляются от воздуха в воздушных карманах, а также перераспределяют цементное молоко для более плотного соприкосновения с твёрдыми фракциями бетона. Это приводит к повышению прочности готового бетона. Для уплотнения используется вибрация. При виброуплотнении в монолитном строительстве используют ручные вибраторы, в блочном — вибропрессы. Температура отвердевания — от +5 °C до +30 °C.

Добавки для бетона

Применение добавок позволяет существенным образом влиять на смеси, бетоны и растворы придавая им специфические свойства. ГОСТ 24211-2008 предлагает следующую классификацию добавок:

По морозостойкости

Разрушения бетона из-за низкой морозостойкости.

Еще один важный параметр, который напрямую влияет на качество материала. Особенное внимание ему уделяют при разработке проектов в холодных регионах. Низкие температуры губительно влияют на бетон, разрушая структуру. Влага, попадая на поверхность, просачивается в поры материала, после замерзания увеличивается в объеме. Процесс постоянного замерзания-оттаивания приводит к появлению мелких трещин, которые со временем расширяются.

Морозостойкий материал получают с помощью специальных химических добавок, которые досыпают в раствор в количестве, указанном в инструкции. Данные материалы имеют свою маркировку, существуют в диапазоне от F-50 до F-1000. Показатель возле буквы показывает, сколько циклов оттаивания-замерзания может перенести материал без ухудшения исходных свойств.

Вернуться к оглавлению

По водонепроницаемости

Характеризует способность материала сопротивляться негативному влиянию влаги. Показатель выводят из значения прочности после нескольких циклов увлажнения-высыхания, составляя соотношение прочности до и после испытания. Показатель находится в диапазоне от W-2 до W-200, где цифра – допустимый уровень давления воды. Чем выше данный параметр, тем качественнее смесь, дороже ее стоимость.

Вернуться к оглавлению

Защита бетона

Гидроизоляционную защиту бетона подразделяют на первичную и вторичную. К первичной относят мероприятия, обеспечивающие непроницаемость конструкционного материала сооружения. Ко вторичной — дополнительное покрытие поверхностей конструкций гидроизоляционными материалами (мембранами) со стороны непосредственного воздействия агрессивной среды.

Меры первичной защиты предполагают использование материалов, имеющих повышенную коррозионную стойкость в агрессивной среде, а также обеспечивающих низкую проницаемость бетона. К мерам первичной защиты относятся также вопросы выбора рациональных геометрических очертаний и форм конструкций, назначение категорий трещиностойкости и предельно допустимой ширине раскрытия трещин, рассмотрение сочетания нагрузок и определение непродолжительного раскрытия трещин, назначение толщины защитного слоя бетона с учётом его непроницаемости. Также к первичной защите можно отнести применение интегральных капиллярных материалов — гидроизоляция строительными смесями проникающего действия. При этом уплотняется структура бетона и происходит увеличение водонепроницаемости, морозостойкости, прочности на сжатие и коррозионной стойкости на весь срок службы.

Задача вторичной защиты — не допустить или ограничить возможность контакта агрессивной среды и бетона. В качестве вторичной защиты используют обеспыливающие пропитки, тонкослойные покрытия, наливные полы и высоконаполненные покрытия. Чаще всего в качестве связующего материала при производстве полимерных составов применяются эпоксидные, полиуретановые и полиэфирные компоненты. Механизм защиты бетонного основания заключается в уплотнении поверхностного слоя и изоляции поверхности.

Проблема защиты бетона от химической и электрокоррозии стоит особенно остро для объектов железнодорожного транспорта, где блуждающие токи утечки сочетаются с агрессивным химическим воздействием.

Прогрев бетона зимой

Существенный недостаток бетона выявляется при строительстве в зимнее время, когда из-за низких температур прочность возводимых бетонных сооружений находится под угрозой. По этой причине возникает потребность в принудительном прогреве бетона.

Основные и дополнительные способы прогрева бетона. Среди них различают:

• Прогрев проводом. Доступный метод, который обеспечивает отличный прогрев помещения.
• Прогрев электродами. Обеспечивает быстрое нагревание в силу распространения сети электродов.

• пластинчатые электроды. Они соединяются с бетонным раствором изнутри — крепятся на опалубку. Передают тепло непосредственно бетону.
• полосовые электроды. Крепятся с обеих сторон.
• струнные электроды. Чаще используются в колоннах и крепятся в центральной части.
• стержневые электроды. Применяются там, где невозможно использование других электродов.

• Станция прогрева бетона. Используется в тех случаях, когда бетон планируется прогревать проводом. Мощность станции напрямую влияет на уровень прогрева бетона. Управляется вручную или автоматически.
• Греющая опалубка. Считается более выгодным и долгосрочным решением для обогрева бетона, чем прогрев при помощи проводов.
• Индукционный метод. При таком выборе важно строго рассчитать количество витков и соотнести их с объёмом металла конструкции.
• Инфракрасный метод. Эффективный и простой способ прогрева, но достаточно дорогостоящий.
• Бетонирование в тепляках и термоматы. Трудоемкий и дорогой метод, который не подходит для больших помещений с колоннами. В таких случаях монолитные колонны или стены лучше защищать пологами, натянув их на строительные леса, поставить термогенераторы принудительного типа.
• Набор температуры влияет на набор прочности и сроки снятия опалубки, для этого в зимний период так же необходимо следить за температурой бетона на поверхности и внутри ядра. Поэтому в конструкции делают термоскважины или монтируют термопары. При демонтаже опалубки разница температур окружающей среды и ядра бетонной конструкции не должна превышать 15 градусов.

Вывод

Маркирование – показатель приблизительных, средних технических характеристик материала, в то время как классификация на 90-95% гарантирует соответствие требуемым параметрам. Свойства первого выделяют по трем характеристикам – прочность, морозостойкость, водонепроницаемость, которые обозначают буквами M, F, W соответственно.

Выбор конкретной бетонной смеси зависит от особенностей проекта, размеров предполагаемой конструкции, назначения, внешних условий.

Литература

• Бетон // Военная энциклопедия :  / под ред. В. Ф. Новицкого . — СПб. ;  : Тип. т-ва И. Д. Сытина, 1911—1915.
• Бетон // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.
• Пирожников Л. Б. Занимательно о бетоне / Под. ред. А. Н. Попова. — 2-е изд., доп. — М.: Стройиздат, 1986. — 104 с.
• Дворкин Л. И., Дворкин О. Л. Специальные бетоны. — М.: Инфра-Инженерия, 2012. — ISBN 978—6.
• Строительные материалы, учебник для студентов ВПО, обучающихся по направлению 270800 «Строительство», Мещеряков Ю.Г., Фёдоров С.В., 2013

Поделитесь в соц.сетях:

Оцените статью: (Пока оценок нет) Загрузка...