Характеристика бетонов. Основные свойства бетонной смеси. Прочность бетонной смеси. Характеристики тяжёлых и лёгких бетонов. Приготовление бетонной смеси. Подготовка к бетонированию. Защита бетона в период твердения.

Оценка прочности и однородности бетона на строительстве и на заводах товарного бетона должна выполняться в соответствии с ГОСТ 18105-72.

1. Характеристика бетонов.

Бетон получают в результате затвердения правильно подобранной смеси: вяжущего вещества, воды, мелких и крупных заполнителей и в необходимых случаях специальных добавок.

Смесь цемента и воды - называют цементным тестом . а смесь его с песком и щебнем (или гравием) - бетонной смесью . Цементное тесто служить связующим клеем, который затвердевая, скрепляет между собой зёрна песка или щебня.

В результате этого уложенная в форму бетонная смесь постепенно превращается в искусственный каменный материал - бетон.

Цемент в бетоне является связующим или вяжущим веществом.

Песок и щебень (гравий) в процессах образования бетона не участвуют, поэтому их называют заполнителями или инертными материалами.

Различают мелкие и крупные заполнители. К мелким относят песок и др. заполнители (например, шлак и керамзит) с зёрнами крупностью до 5 мм ; к крупным заполнителям - щебень (каменный, керамзитовый, шлаковый и др.) и гравий с зернами крупностью 5…150 мм . Иногда в бетон укладывают более крупные куски камня - изюм.

Если смесь содержит кроме цемента и воды только мелкие заполнители, то её называют цементным раствором.

В промышленном строительстве чаще применяется тяжёлый бетон . состоящий из смеси цемента и воды с песком и гравием или каменным щебнем.

Плотность тяжёлого бетона в затвердевшем состоянии составляет 2200…2500 кг/м.

В жилищном и гражданском строительстве чаще применяются мелкозернистые бетоны (без крупного заполнителя - гравия или щебня) средней плотностью свыше 1800 кг/м . Бетоны плотностью 1800 кг/м и меньше называют лёгкими или тёплыми . т.к. они обладают низкой теплопроводностью.

Основное отличие лёгких бетонов от тяжёлых состоит в том, что их приготавливают на лёгких заполнителях . имеющих пористую структуру (керамзит, перлит, гранулированный шлак и др.

Основное требование, предъявляемое к бетону - приобретение им в определённый срок (обычно в 28 дней ) заданной прочности на сжатие.

В зависимости от прочности на сжатие бетон разделяют на классы.

тяжелые бетоны с крупным заполнителем.

В3,5; В5; В7.5; В12; В15; В20; В25; В30; В40; В45; В50; В55; В60.

мелкозернистые бетоны.

от В3.5…В30 - при мелком песке, до В40 - при крупном песке.

лёгкие бетоны.

В20…В40 - при плотности бетона 2000 кг/м.

В5…В35 - при плотности 1800…1900 кг/м.

ВНИМАНИЕ! Класс бетона назначают в проекте на строительство объекта. Например, если на чертеже указано класс бетона В20 . то это означает, что прочность бетона на сжатие (через 28 дней ) составляет 20 МПа.

Тяжёлые бетоны классов до В7.5 включительно применяют только для неармированных конструкций.

Конструкции с предварительно напрягаемой арматурой выполняют из тяжёлого бетона класса не ниже В20 или из лёгкого бетона класса не ниже В15.

- по объёмной массе.

особо лёгкие - 500 кг/м ; лёгкие - 500…1800 кг/м ; тяжёлые - 1900…2400 кг/м ; особо тяжёлые - 2500 кг/м.

- по прочности (при сжатии) на марки.

М-35, М-50, М-75, М-100, М-150, М-200, М-250, М-300, М-400, М-500 и М-600.

- по морозостойкости (в циклах попеременного замораживания и оттаивания) на марки.

Мрз-10, Мрз-15, Мрз-25, Мрз-35, Мрз-50, Мрз-100, Мрз-150, Мрз-200, Мрз-300.

- по водонепроницаемости на марки, при которой не наблюдается просачивания воды через образец 28-дневного возраста.

В-2, В-4, В-6, В-8 - выдерживающие давление воды соответственно не менее 2, 4, 6, 8 кгс/см.

- по показателям жёсткости и подвижности (см. табл.1.

2. Основные свойства бетонной смеси.

Основным технологическим свойством бетонной смеси является удобоукладываемость . Удобоукладываемость бетонной смеси оценивается по указателям подвижности и жёсткости в соответствии с методами испытаний, приведенными в ГОСТ 10181-76.

Бетоны подразделяют по показателям жёсткости и подвижности согласно табл.1.

Таблица 1: Характеристика бетонов.

Вид бетонной смеси.

Поэтому при подборе состава бетона учитывают не только требуемую прочность бетона . но и заданную условиями производства работ подвижность бетонной смеси.

ПРИМЕЧАНИЕ: Подбор состава бетонной смеси заключается в том . чтобы при наименьшем расходе цемента получить смесь требуемой подвижности, удобную для транспортирования и укладки, которая после отвердения даст бетон требуемой прочности.

Подвижность бетонной смеси измеряют осадкой конуса , для чего применяют форму из листовой стали, изготовленную в виде конуса со срезанной вершиной: верхний диаметр конуса - 100 мм . нижний - 200 мм . высота - 300 мм.

Внутреннюю поверхность формы, которая должна быть совершенно гладкой, слегка смачивают водой и ставят на горизонтальную площадку, тоже предварительно смоченную. Форму наполняют бетонной смесью в три слоя по 10 см и каждый слой протыкают (без удара) 25 раз стержнем диаметром 15 мм. После наполнения формы излишек бетонной смеси срезают вровень с краями и медленно снимают форму вверх за кольцо, сохраняя при этом строго вертикальное её положение.

Отформованный бетонный конус после снятия формы даёт осадку, которую легко измерить положив линейку на поставленную рядом с бетонной формой. Способ измерения осадки конуса формовки бетонной смеси для определения её подвижности показан на рис.1.

Чем больше осадка конуса . тем больше степень подвижности бетонной смеси.

бетонную смесь с небольшим количеством воды . не дающую осадки или имеющую осадку в пределах 1…2 см - называют жесткой ( жёсткий бетон.

смесь с большим содержанием воды . дающим осадку 3…16 см - пластичной ( бетон пластичный.

а выше 16 см - литой ( бетон литой.

Указанные значения подвижности бетонной смеси . кроме последних, относятся к жёстким и пластичным смесям . укладываемым с помощью вибраторов.

При использовании литых бетонных смесей . содержащих добавку суперпластификаторов . значение подвижности можно устанавливать на месте строительства в зависимости от характера конструкции и способа транспортирования и укладки смесей в пределах 16…24 см.

Подвижность бетонной смеси выбирают в соответствии с видом конструкции согласно таблице 2.

Таблица 2: Подвижность бетонных смесей, укладываемых в различные конструкции.

Независимо от подвижности бетонная смесь должна быть удобообрабатываемой . Это, в частности, значит, что при заполнении формы и уплотнении смесь должна сохранять однородность, не расслаиваться.

Удобообрабатываемая бетонная смесь.

легко штукуется при укладке в конусную форму.

из-под формы при её наполнении не вытекает вода.

после снятия конуса бетонная смесь оседает, не разваливаясь и не осыпаясь.

ВНИМАНИЕ! Проверкой удообрабатываемости бетонной смеси может служить, например, проба на лопату.

ударяя плашмя лопатой по бетонной смеси . смотрят, какой след оставляет лопата.

если раствор не заполнил пустоты в щебёнке - это означает, что его недостаточно и смесь неудобообрабатываема.

если при ударе лопата погружается в бетонную массу . оставляя впадину - это указывает на избыток раствора - такой бетон может быть излишне пористым.

Добиться нужной подвижности бетонной смеси при заданной прочности бетона можно следующим способом.

если к бетонной смеси добавить одновременно цемент и воду - подвижность бетона увеличится.

если при этом не изменять водоцементное отношение (отношение массы воды к массе цемента ), то прочность бетона не измениться.

Состав бетона задают.

в виде соотношения по массе количества цемента, песка и щебня (гравия) . причём количество цемента принимают за единицу.

количество воды указывают отдельно в виде водоцементного отношения В/Ц (например, состав 1:2,5:4,5 по массе; В/Ц=0,6.

в виде количества материалов на 1 м бетона [например, 260 кг цемента, 170 л (кг) воды, 700 кг песка, 1280 кг щебня.

3. Прочность бетонной смеси.

Активность и содержание в бетоне цемента прямо сказываются на прочности бетона . Однако увеличение содержания цемента в бетоне п оложительно влияет до определённых пределов . после которых прочность мало изменяется, а другие свойства бетона могут ухудшаться.

Так, с повышением расхода цемента увеличиваются усадка и ползучесть бетона . а также его экзотермия в начальный период твердения.

В определённых условиях это может вызвать появление усадочных и температурных трещин.

ВНИМАНИЕ! ЗАПРЕЩЕНО назначать составы бетона или водоцементного отношения ТОЛЬКО ПО ТАБЛИЦАМ И ГРАФИКАМ или расчётно-термическим путём (БЕЗ ОПЫТНОЙ ПРОВЕРКИ) в строительной лаборатории, т.к. марка бетона зависит.

от качества воды.

разновидности цементов и заполнителей бетонной смеси.

а также точности дозировки строительных материалов в ответственных строительных конструкциях (колоннах, плитах перекрытий, ригелях, балках и блоках массивов.

Рабочий состав и водоцементное отношение бетона назначают путём подбора . по результатам испытаний образцов, изготавливаемых из пробных замесов.

Таблица 2-Б: Соотношение между марками и классами бетона по прочности на сжатие.

Марка бетона по прочности на сжатие.

Класс бетона по прочности на сжатие (в соответствии со СНиП 2.03.01.

Марка бетона по прочности на сжатие.

Класс бетона по прочности на сжатие (в соответствии со СНиП 2.03.01.

Основные условия от которых зависит прочность бетона.

Качество цемента.

Чем выше прочность (активность) цемента, тем выше будет и прочность бетона. Чем скорее твердеет цемент . тем быстрее будет нарастать прочность бетона.

Количество цемента.

Количество цемента, расходуемого на 1 м бетона. Наилучший показатель прочности имеет бетон с таким расходом цемента, при котором густое цементное тесто заполняет все пустоты в песке и обволакивает тонким слоем частицы песка. А цементно-песчаный раствор заполняет все пустоты в крупном заполнителе.

Количество воды.

При одном и том же количестве цемента прочность бетона будет меньше, чем больше в нём содержится воды. Это объясняется тем, что для твердения бетона необходимо примерно 20% массы (веса или объёма) цемента. Так например, при расходе цемента 220…250 кг на 1 м бетона потребуется 45…50 л воды, но при таком количестве воды бетонная смесь получится сдишком сухой, её нельзя достаточно равномерно перемешать и плотно уложить в форму. Поэтому практически приходиться добавлять воды в 3…4 раза больше - около 160…180 л на 1 м бетона. Излишняя вода по мере твердения испаряется, оставляя поры (пустоты). Чем больше воды было добавлено в бетонную смесь при её приготовлении, тем больше пор образуется в затвердевшем бетоне и тем меньше из-за этого будет его прочность.

Качество заполнителей.

Качество заполнителей - их чистота, форма и зерновой состав (количество зёрен различной крупности и максимальная крупность зёрен). Неправильная форма зёрен и шероховатая поверхность способствуют лучшему сцеплению цементного теста с заполнителями и создаёт большую прочность . Загрязнённость заполнителей . ухудшающая сцепление их с цементным тестом, также снижает прочность бетона.

Порядок укладки бетонной смеси в конструкцию.

При перерывах в укладке бетонной смеси большое значение имеет способ обработки поверхности стыка бетона . уложенного после перерыва с уложенным до перерыва. Несоблюдение правил обработки поверхности (очистка, насечка, смачивание) сильно снижает прочность стыка.

Уплотнение бетонной смеси.

Бетон, уплотнённый в виде смеси вибраторами . имеет на 10…30% бОльшую прочность, чем бетон, уплотнённый вручную.

Возраст бетона.

Прочность бетона растёт с его возрастом и особенно быстро - в начальном возрасте (до 28 дней ). Прочность продолжает нарастать более медленно в течение ряда лет.

Условия твердения.

Наибольшую прочность бетон получает при твердении во влажной среде . Наоборот, твердение в сухом и жарком воздухе может привести к получению низкокачественного бетона . Замерзание приостанавливает процесс твердения бетона . но при оттаивании процесс продолжается. Бетон теряет прочность . если он замёрз до достижения им критической прочности . Ещё более вредным, чем преждевременное замерзание, являются попеременные замерзание и оттаивание свежего бетона, в результате чего бетон в некоторых случаях может даже потерять способность твердеть.

4. Характеристики тяжёлых и лёгких бетонов.

Тяжёлые бетоны.

Особо тяжёлые бетоны применяют для специальных защитных сооружений, фундаментов под машины и для гидротехнических сооружений, и в жилищном строительстве почти не применяются . поэтому подробно мы их рассматривать не будем.

Тяжёлые бетоны применяют при возведении монолитных бетонных и железобетонных конструкций . изготовления изделий из бетонов . Тяжёлые бетоны изготавливают с применением песка, гравия, щебня из тяжёлых горных пород.

В проектах бетонных и железобетонных конструкций предусматривают применение следующих марок тяжёлых бетонов - М-50, М-75, М-100, М-150, М-200, М-300, М-400, М-500, М-600.

ВНИМАНИЕ! Для железобетонных конструкций ЗАПРЕЩЕНО применение тяжёлых бетонов марки ниже М-100 . Для бетонных конструкций НЕ СЛЕДУЕТ применять бетон марки выше М-300.

Тяжёлые бетоны подразделяются.

на пластичные - укладываемые в формы (опалубку) при умеренном уплотнении.

и жёсткие - укладка которых требует усиленного механического уплотнения.

Лёгкие бетоны.

Лёгкие бетоны применяют для изготовления ограждающих конструкций . изделий и строительных деталей с целью уменьшения их массы.

Разновидности лёгкого бетона на пористых искусственных и естественных заполнителях определяется видом применяемого крупного заполнителя . керамзитобетон, шлакобетон, аглопоритобетон, туфобетон и т.д.

Наиболее распространены в практике лёгкие бетоны на пористых заполнителях . имеющие объёмную массу 900…1400 кг/м.

Пористыми неорганическими заполнителями для лёгких бетонов называют сыпучие материалы с насыпной плотностью не выше 1200 кг/м при крупности зёрен до 5 мм (песок) и не свыше 1000 кг/м при крупности зёрен 5…40 мм (щебень, гравий.

По происхождению заполнители бывают природные и искусственные . Наибольшее распространение получили искусственные заполнители - керамзит, аглопорит, перлит, шлаковая пемза, гранулированный шлак . наилучшим образом отвечающие предъявляемым к ним требованиям.

Керамзитовый гравий.

Керамзитовый гравий получают обжигом легкоплавких глин до вспучивания . происходящего в интервале температур между их размягчением и спеканием.

В зависимости от назначения лёгкие бетоны делят на три вида : конструкционные, конструкционно-теплоизоляционные и теплоизоляционные.

для конструктивных бетонов - 400…800 кг/м.

для теплоизоляционных - 300…500 кг/м.

Аглопоритовый щебень.

Аглопоритовый щебень получают при дроблении пористых кусков . образующихся в процессе спекания на агломерационных решётках смеси глин (или суглинков) с отходами топлива . содержащими свыше 10% несгоревшего угля . Объёмная плотность агломерационого щебня - 400…800 кг/м . Керамзитовый и аглопоритовый песок - результат дробления щебня (гравия) с измельчением до фракции менее 5 мм.

Перлит (щебень и песок) плотностью 250…400 кг/м является результатом процесса вспучивания вулканических пород с увеличением их в объёме в 6…12 раз при нагреве до 1100°С.

Шлаковая пемза.

Шлаковую пемзу . перерабатываемую на щебень и песок . получают в результате поризации расплавленных доменных шлаков при охлаждении их паром . а гранулированный шлак - в результате поризации тех же шлаков при быстром охлаждении их водой . Плотность шлаков пемзы - 500…1200 кг/м . гранулированного шлака - 800…1200 кг/м.

Природными пористыми материалами являются вулканические породы - пемза и туфы . дроблением которых получают щебень и песок . Эти материалы применяют там, где они являются местными.

Консистенцию бетонной смеси (её жёсткость и подвижность ) назначают непосредственно на месте работ, с учётом размера и армирования конструкции (табл.3 и табл.4.

Таблица 3: Ориентировочный расход цемента в бетонах для монолитных бетонных и железобетонных конструкций.

Проектная марка бетона.

ПРИМЕЧАНИЕ: Особенностью твердения лёгких бетонов является то, что пористые заполнители в начальный период впитывают и удерживают влагу в капиллярах, а затем возвращают её цементному камню. Этим создаются условия для более длительной и полной гидратации цемента в бетоне, что повышает его прочность.

Таблица 4: Технические характеристики лёгких бетонов.

Максимальная плотность в высушенном состоянии, кг/м.

Марка лёгких бетонов.

М-100, М-150, М-200, М-250, М-300, М-400.

Мрз-25, Мрз-35, Мрз-50, Мрз-100.

М-25, М-35, М-50, М-75, М-100.

Мрз-10, Мрз-15, Мрз-25, Мрз-35.

Учитывая сравнительно небольшую прочность и пористость заполнителей . рекомендуется ограничивать их наибольшую допустимую крупность.

Например, крупность пористого гравия ( керамзита, шлака, туфа ) должна быть не более 40 мм . а щебня - до 20 мм.

Для подвижных бетонных смесей применяют гравий крупностью до 20 мм . а щебень - до 10 мм.

Для малоподвижных смесей ориентировочные зерновые составы заполнителей для лёгкого бетона на керамзитовом гравии можно принимать по таблице 5.

Таблица 5: Рекомендуемый зерновой состав заполнителей в.

Наибольшая крупность зёрен, мм.

I. При составлении таблицы плотность материала принята.

II. Во всех составах в качестве крупного заполнителя предусмотрен щебень крупностью до 40 мм.

ПРИМЕЧАНИЕ: При приготовлении бетонной смеси в бетоносмесителях принудительного действия время перемешивания должна составлять не менее 2-х мин . (из них 30…60 сек . - перемешивание сухих составляющих.

6. Подготовка к бетонированию.

Прежде чем приступать к бетонированию . необходимо.

тщательно осмотреть опалубку и поддерживающие её леса.

проверить надёжность установки стоек лесов и клиньев под ними, креплений опалубки, отсутствие щелей.

Деревянную опалубку надо тщательно очистить от щепы и мусора и обильно полить водой . При этом все мелкие щели в опалубке забухают . а дерево впитывает воду и в дальнейшем не отсасывает влаги из уложенной в опалубку бетонной смеси.

При больших объёмах работ очистку опалубки выполняют сжатым воздухом . подаваемым рукавом от компрессора.

Металлическая опалубка должна быть покрыта смазкой . Наблюдение за состоянием опалубки и лесов следует вести также во время бетонирования и все возникающие неисправности немедленно устранять.

Приступать к бетонированию можно только после того, как будут проверены уложенная и закреплённая арматура и закладные детали . Там, где арматура лежит непосредственно на опалубке (например, сетка в плитах), надо уложить подкладки для образования защитного бетонного слоя толщиной не менее 10 мм.

7. Защита бетона в период твердения.

И в заключение. Немаловажное значение имеют и способы ухода за твердеющим бетоном . т.к. особенно велика усадка бетона в начальный период твердения, достигающая за первые сутки 60…70% месячной усадки.

ВНИМАНИЕ! Рост прочности твердеющего бетона по времени возможен только при определённых температурно-влажностных условиях, исключающих преждевременное испарение воды из бетона (табл.8 и 9.

Таблица 8: Рост прочности бетона на портландцементе.

ВНИМАНИЕ! Чем раньше защищён бетон от высыхания, тем выше конечная прочность.

ВНИМАНИЕ! Следует помнить, что недостатки ухода за бетоном в первые дни практически нельзя возместить тщательным уходом в последствии.

При твердении на воздухе бетон высыхает и даёт усадку . причём усыхание снаружи происходит быстрее . чем внутри. Поэтому если влажность бетона при твердении была недостаточной . на его поверхности появляются мелкие усадочные трещины.

Таблица 9: Влияние условий твердения на прочность бетона R 30.

Место и условия твердения бетона.

Количество воды затворения за 30 суток, в.

ВНИМАНИЕ! Для твердения уложенного бетона необходимо создать температурно-влажностный режим. С этой целью необходимо укрытие влагоёмкими материалами и поливку бетона начинать не позднее чем через 10…12 часов после окончания бетонирования . а в жаркую погоду - через 2…3 часа после укладки смеси.

В сухую погоду бетон поливают в течение.

на портландцементе - не менее 7 суток.

на глиноземистом цементе - не менее 3 суток.

бетон на прочих цементах и бетон с пластифицирующими добавками - не менее 14 суток.

При температуре 15°С и выше бетон поливают в течение первых 3-х суток.

ВНИМАНИЕ! При укрытии бетона влагостойкими материалами ( опилки, песок и т.п.) длительность перерывов между поливами может быть увеличена.

При температуре воздуха ниже 5°С - полив - не нужен.

ВНИМАНИЕ! Укрытие и поливка бетона требуют значительных трудозатрат . поэтому при больших площадях бетонирования целесообразно заменять поливку покрытием бетона защитными плёнками или водно-битумной эмульсией.

Добавление в эмульсию известкового молока придаёт её более светлую окраску . поэтому увеличивает отражательную способность плёнок и снижает интенсивность прогрева поверхности солнечными лучами.