Cng-cylinders.ru

Строительный журнал
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Обычный тяжелый цементный бетон

Что такое тяжелый бетон и его характеристики: плотность, марки, свойства, состав, классификация

На строительном рынке постоянно появляются новые материалы, однако традиционные решения не теряют своей популярности и продолжают использоваться для решения разных задач. К ним относятся тяжелые бетоны, которые применяются в самых различных случаях. На их основе создаются плиты перекрытий, фермы, перемычки, армированные пояса, громадные блоки и другие конструкции.

Особенности типичной бетонной смеси

Название «бетон» является производной латинского языка, где присутствует слово «concretus». Прямой перевод слова означает «расти вместе». Собственно, так это и есть – происходит реальный рост, когда объединяются три составляющих:

  1. Смесь грубых и мелких заполнителей (песок, гравий, камни, крупные куски щебня, переработанное стекло, остатки старого переработанного бетона и т.п.) – обычно в объёме 60–75%.
  2. Цемент (силикаты и алюминаты кальция) – обычно в объёме 10–15%.
  3. Вода – обычно в объёме 15–20%.

Объединённые и тщательно перемешанные, эти простые ингредиенты образуют композит — гибридный материал, в некотором смысле лучше материалов, его составляющих.

Лучшим свойством бетона выступают: прочность, твёрдость, долговечность. Представляя бетон композитом, следует отметить — цементный гидрат является фоновым связующим материалом (технически именуемым «матрицей»), которому песок и гравий придают дополнительную прочность («армирование»).

Тонкости образования бетона

Как бетон образуется из ингредиентов, не имеющих ничего общего с конечным продуктом? Когда добавляется вода к цементу, активируется рост кристаллов гидрата цемента (кальций-кремнезем-гидрат). Кристаллы плотно соединяют песок и гравий между собой.

Именно это постепенное образование кристаллов (а не фактор твердения смеси) придаёт бетону свойство прочности. Как правило, уже схватившийся бетон смачивают некоторое время (несколько дней). Объясняется такой подход «активизацией» химических реакций, гидратирующих цемент.

Вполне по праву называют популярный строительный материал «жидким камнем». Прежде чем обрести полностью окаменевшую структуру, необходима достаточно большая выдержка времени

Мягкая слизистая смесь, выпадающая из бетоносмесителя, постепенно становится тяжелее материалов, из которых сформирована. «Жидкий камень» становится настоящим камнем, точнее — искусственным камнем.

Твердение временем — часы, месяцы, года

Постепенно отвердевший за часы, бетон, между тем, приобретает реальную твёрдость примерно спустя месяц. Но и здесь предел отвердения ещё не достигнут. Как показали исследования, бетон продолжает укрепляться в течение как минимум пяти лет с момента создания.

Научные исследования, проведённые не так давно, указывают интересный факт — «кристаллы» внутри бетона на самом деле вовсе не являются кристаллами.

Будучи не упорядоченными и совершенно неправильными, кристаллы бетона обладают случайной структурой. Подобного рода структуры встречаются, к примеру, у стекла (аморфного твёрдого вещества).

Скопления воздуха между компонентами

Бетон содержит довольно большое количество воздуха (5–10%). Объясняется это наличием некоторого пространства вокруг открытой трехмерной структуры кристаллов гидрата цемента и некоторого количества песка и гравия.

Присутствие воздуха, в свою очередь, объясняет, почему бетон способен изгибаться и напрягаться, растягиваться и сжиматься (в определённой степени).

Подобно любым другим рецептурам, допускается несколько изменять смесь приготовления бетона. Таким способом можно производить бетон:

  • более текучий,
  • медленно или быстро схватывающийся,
  • лучше выветривающийся,
  • определённого цвета (внешнего вида).

Например, добавление пигмента диоксида титана видится простым способом сделать бетон яркой расцветки или полностью белым.

Такой выглядит структура газобетона – современного, не менее популярного строительного материала, который находит широкое применение в области малоэтажного частного строительства

Другой вариант — газобетон, внешне напоминающий жесткую губку с массой крошечных воздушных карманов внутри. Эти карманы позволяют бетону расширяться и сжиматься в зависимости от погодных условий без образования трещин. Наличием карманов улучшаются теплоизоляционные свойства материала.

Читать еще:  Соотношение цемент песок для кладочного раствора

Почему бетон так популярен в строительстве?

Городских жителей бетон окружает повсеместно. Понять этот факт несложно. Бетон легко изготавливать из дешевых, легко доступных ингредиентов, легко разливать по формам и тем самым создавать образцы разной конфигурации. Этому материалу присущи свойства огнеупорного и (относительно) водонепроницаемого материала.

Однако главная причина обширного применения бетона при строительстве зданий заключается в том, что бетон демонстрирует чрезвычайно высокие параметры на сжатие, способен выдерживать значительную весовую нагрузку. Традиционное использование материала – сооружение стен и фундаментов (вертикальных опор), как лучший способ держать весовую нагрузку.

Вместе с тем, если рассматривать свойство бетона работать на растяжение, здесь отмечается существенный недостаток материала. На растяжение бетон демонстрирует параметры примерно в 10 раз более слабые, чем при сжатии. Материал легко трескается или ломается, работая на сгиб или растяжение, если только не укреплён стальной конструкцией. Поэтому горизонтальные балки редко содержат большой объём бетона.

Обманчивый внешний образ

Внешне бетон выглядит тяжёлой монолитной конструкцией, на самом же деле материал не такой тяжёлый, как можно предположить. Структура материала, примерно, на одну пятую плотнее свинца, на треть плотнее стали, на 10% меньше плотности алюминия и немногим плотнее стекла.

Сборные «модули» существенно облегчают процесс сооружения объектов, тем более сложных и громоздких. Использование сборных модулей часто отмечается на строительстве промышленно-инфраструктурных объектов

Несмотря на то, что бетон часто смешивается на месте и формуется в любые необходимые формы, материал также может поставляться готовыми сборными «модулями». Нередко модулями готовятся:

  • блоки,
  • балки,
  • стены,
  • тротуары,
  • облицовка и другие.

Гигантские современные конструкции сегментных мостов, к примеру, быстро собираются из одинаковых бетонных секций, сделанных на заводе и отправленных к месту сборки.

Так обеспечивается экономичное строительство, исполняемое быстрыми темпами, с минимальной трудоёмкостью, чем в случае возведения моста непосредственно на месте. Другим вариантом является создание бетонных конструкций, объединяющих некоторые сборные секции с другими секциями.

Обзор материала

Бетоны и железобетоны сами по себе являются достаточно прочными и огнестойкими материалами. Это может подтвердить и такой процесс, как алмазное бурение отверстий в бетоне: даже при значительном нагреве от трения застывший раствор не плавится и не теряет своих свойств.

В различных печах активно используются детали на основе огнестойкого цемента

Однако низкая теплопроводность бетона «срабатывает» только при кратковременном нагреве. Если путем длительного воздействия довести конструкцию до 250 0С, она начнет разрушаться, а при 200 0С – утратит свою прочность на 25-30%. Это может привести к самым печальным последствиям, и потому в ряде случаев рекомендуется использовать огнестойкие и жаростойкие составы.

По своим свойствам бетоны делятся на несколько групп. Их краткие характеристики можно увидеть в таблице:

Тип материалаОсобенности
ЖароупорныйВыдерживает кратковременное повышение температуры до 15000С или рабочую температуру до 700 0С. В состав входит портландцемент или шлакопортланцемент.
ОгнеупорныйРабочая температура до 1000 0С, нагрев до 1800 0С. В материал может входить жидкое стекло, за счет чего повышается устойчивость к окислению и коррозии. Также в состав огнеупорного бетона иногда добавляют глинозем.
ВысокоогнеупорныйВыдерживает нагрев более 1800 0С. Содержит портландцемент, глинозем, шлаки, бой диатомового или шамотного кирпича и т.д.

Обратите внимание! Жаростойкие и огнеупорные составы плотностью менее 1500 кг/м3 относят к категории легких бетонов.

Инструкция рекомендует применять подобные материалы везде, где конструкция испытывает периодическое или постоянное воздействие высоких температур. Также задействование жаропрочных смесей оправдано в том случае, если разрушение несущих элементов при пожаре может привести к трагическим последствиям (несущие основания цехов, жилых и общественных зданий и т.п.).

Читать еще:  Быстросхватывающийся цемент как приготовить

Упаковка смеси фабричного производства

По вяжущему веществу

Этот критерий позволяет определить непосредственное соотношение между вяжущим веществом и заполнителем. Существуют нормы, в соответствии с которыми строители изготавливают бетонные растворы, однако при необходимости можно заказать смесь по собственному рецепту. По своей концентрации материал делится на следующие типы:

  • тощие;
  • товарные;
  • жирные.

В частности, тощий тип бетона содержит меньшее количество вяжущего вещества. По этой причине может снизиться плотность. За счет данного фактора марка смеси снижается. Само вещество обладает некоторыми характеристиками пластификации, что говорить об удобоукладываемости таких растворов благодаря небольшой концентрации вещества.

Жирные типы цементной смеси содержат непропорциональное соотношение наполнителя и вяжущего (больше вяжущего вещества). Однако необходимо принимать во внимание, что переизбыток такого вещества негативно сказывается на качестве состава: возможна усадка, вследствие которой появляются трещины. Увеличение концентрации вяжущего вещества удерживает жидкость в смеси, что влияет на объем бетона. Когда материал начинает затвердевать, происходит деформирование цемента, вследствие чего образуются трещины.

В свою очередь, товарный тип раствора изготавливается по рецептуре, имеют необходимые сертификаты, подтверждающие их качество. Документы гарантируют, что смесь не будет деформироваться. Плотность и другие свойства соответствуют принятым нормам.

Гипсовый

Используя гипс, специалисты получают бетонный состав, который подходит для отделки помещений, создания различных элементов, изготовления потолков, перегородок. Средства с добавлением пуццолана обладают водостойкостью, они применяются при возведении различных конструкций.

Силикатный

Бесцветная смесь автоклавного затвердения. В роли вяжущего вещества в данном случае выступает известь и молотый кремнезем. При обработке смесь превращается в плотный монолит. Чтобы регулировать характеристики всех компонентов, специалисты применяют добавки.

Полимерцементный

Полимерцементные бетоны представляют собой цементные растворы с добавлением разных полимерных соединений (например, стирол, коллоиды), поливинилового спирта, полиамидных и растворимых смол. Специальные органические добавки вводят в состав смеси во время приготовления. Полимеры применяют в качестве добавок, они оказывают вяжущее воздействие, ими пропитывают затвердевшие железобетонные конструкции, армируют изделия, добавляют в составы в виде наполнителей. В итоге полимерцементный раствор приобретает уникальные свойства: он становится гораздо морозоустойчивее и прочнее обычного стройматериала. Помимо этого стройматериал приобретает адгезионные характеристики, износостойкость, плотность. Самыми распространенными ингредиентами считаются ПВА, смолы.

Цементный

Цементные бетоны изготавливаются на основе вяжущих компонентов. Такие типы растворов делают с помощью цементных ингредиентов. Наиболее распространенным компонентом является портландцемент. Кроме того, широко применяются цементные смеси с добавлением шлакопортландцемента, а также пуццоланового раствора.

Специальные

Используя специальные виды цементных смесей, строители могут работать в особых условиях, поскольку эти стройматериалы обладают характеристиками, которые нехарактерны для других бетонных составов. Но вместе с тем при их изготовлении задействованы обычные технологии и ингредиенты . Такие бетоны, в частности, необходимы для возведения конструкций, которые призваны защитить от вредного излучения. С этой целью в состав раствора добавляют наполнители с содержанием железа и других элементов, которые поглощают вредное излучение. Часто в роли заполнителей выступают руды (например, магнетит), раздробленный металл, барит и пр. Плотность бетонов составляет 5000 килограммов на кубический метр.

Читать еще:  Вертлужный компонент цементной фиксации

Деформативные свойства бетона

Под нагрузкой бетон ведет себя иначе, чем сталь и другие упругиe материалы. Конгломератная структура бетона определяет его поведение при возрастающей нагрузке осевого сжатия.

Область условно упругой работы бетона — от начала нагружения до напряжения сжатия, при котором по поверхности сцепления цементного камня с заполнителем образуются микротрещины.

Опыты подтвердили, что при небольших напряжениях и кратковременном нагружения для бетона характерна упругая деформация, подобная деформации пружины.
Модуль упругости бетона возрастает при увеличении прочности и зависит от пористости: увеличение пористости бетона сопровождается снижением модуля упругости. При одинаковой марке по прочности модуль упругости легкого бетона на пористом заполнителе меньше в 1,7-2,5 раза тяжелого. Еще ниже модуль упругости ячеистого бетона. Таким образом, упругими свойствами бетона можно управлять, регулируя его структуру. Модуль упругости бетона при сжатии и растяжении принимают равными между собой:

Ползучестью называют явление увеличения деформаций бетона во времени при действии постоянной статической нагрузки.
Ползучесть зависит от вида цемента и заполнителей, состава бетона, его возраста, условий твердения и влажности. Меньшая ползучесть наблюдается при применении высокомарочных цементов и плотного заполнителя — щебня из изверженных горных пород. Пористый заполнитель усиливает ползучесть, поэтому легкие бетоны имеют большую ползучесть по сравнению с тяжелыми.
Преждевременное высыхание бетона ухудшает структуру и увеличивает его ползучесть. Однако насыщение водой затвердевшего бетона может вызвать рост ползучести.
Ползучесть и связанная с ней релаксация напряжений может играть отрицательную роль. Например, ползучесть бетона приводит к потере натяжения; в предварительно напряженных железобетонных конструкциях.

Основные характеристики тяжелых бетонов

Определить пригодность тяжелого бетона к использованию в запланированных условиях эксплуатации позволяет комплекс стандартизированных свойств:

  • Класс прочности тяжелого бетона. Этот показатель характеризует прочность бетонного образца на сжатие. Для устройства стяжек полов, лестниц, оснований дорожных покрытий используют бетоны классов прочности (В15, В20). Материалы классов прочности В20 и В25 применяются для всех типов фундаментов, изготовления плит перекрытий, в дорожном строительстве. В30 используется при сооружении бассейнов, колонн, подземных хранилищ.
  • Класс водонепроницаемости. Водонепроницаемостью называют способность тяжелых бетонов не пропускать воду, поступающую под давлением. Минимальный показатель – W
  • Марка морозостойкости. Морозостойкость – способность материала сохранять свои свойства при многократно происходящих циклах замораживания-оттаивания. Это свойство является особенно важным для смесей, используемых при строительстве мостов, аэродромных покрытий, гидротехнических сооружений. Марка морозостойкости обозначается буквой F. После нее ставится численное значение, характеризующие количество циклов замораживания/оттаивания, которое выдерживают образцы в 28-дневном возрасте с уменьшением прочности и массы на величины, соответствующие нормативам.

Цена раствора напрямую зависит от стоимости его составляющих. Например, найти чистую воду, щебень или песок без примеси глины не проблема, а вот добавки, повышающие качество, непросто. Также стоимость зависит от его марки. Например, раствор марки М100 будет стоить 2400руб/м 3 . Чем выше марка, тем, соответственно, выше цена.

Сверхтяжелые бетоны не используются в домашнем строительстве из-за высокой стоимости компонентов. В его состав входят элементы, которые сложно найти, за счет этого его стоимость повышается.

Чтобы вы имели наглядно представление о тяжелых бетонах, предлагаем вашему вниманию видео

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector