Применение бетона практически во всех видах строительства зданий и сооружений давно стало нормой. Казалось бы, современные технологии и материалы должны постепенно вытеснять такой древний материал, как бетон. Однако в реальности происходит по-другому: свойства и качества бетона позволяют ему органично вписываться в любые разработки, касающихся самых современных технологий, будь то каркасное домостроительство, сооружение огромных промышленных объектов или возведение небольшого частного дома.
Определение бетона, его состав и свойства
Под бетоном понимается каменный материал, созданный искусственно и используемый для строительства зданий или сооружений.
Он получается в процессе формовки и последующего твердения специальной смеси, в состав которой входят обычно:
- вяжущее вещество (чаще всего, цемент);
- крупные заполнители;
- мелкие заполнители;
- вода;
- различные добавки (при необходимости).
Уникальные свойства бетона объясняются тем, что в процессе его приготовления мелкие частицы наполнителя занимают свободные промежутки между, крупными, затем происходит дополнительное уплотнение, в течение которого раствор начинает схватываться, постепенно набирая прочность.
Главным фактором, определяющим свойства бетона является его состав, а точнее, соотношение входящих в него компонентов: цемента, заполнителей и воды. Следует различать два вида характеристик, относящихся к разным стадиям бетона:
- свойства только приготовленного бетонного раствора. Важнейшим свойством в этом случае следует считать консистенцию, чаще всего определяющуюся методом конуса. От консистенции зависит удобоукладываемость бетона -его способность оптимальным образом заполнить необходимую форму так, чтобы при последующем выполнении уплотнения образовалась однородная масса;
- свойства готового строительного материала, затвердевшего и набравшего прочность.
Свойства готового материала необходимо изучить тщательнее, так как они определяют широкое распространение и популярность бетона среди строителей:
- прочность. Материал обладает наиболее высоким сопротивлением сжатию, этот показатель и был выбран для характеристики прочности бетона. Она зависит от сочетаний двух основных факторов:
- качество цемента, растворенного в воде при формировании смеси;
- прочность заполнителей (как правило, гравия и щебня);
- плотность. Показатель определяется соотношением массы бетона к его объему. Увеличение показателя приводит к повышению прочности, но утяжелению конструкции;
- пористость. Свойство, противоположное предыдущему, определяется соотношением объема пор к общему объему материала. Поры в бетоне образуются при испарении воды, не вступившей в реакцию со связующим цементом;
- теплопроводность. Определяет возможность материала передавать тепло при разности температур на противоположных поверхностях бетона. один из важных показателей, во многом определяющий проектные решения в строительстве. Теплопроводность бетона в 50 раз ниже, чем у металла, но выше, чем у обычного строительного кирпич;
- огнестойкость. Относительно небольшая теплопроводность позволяет достичь бетону высокий показатель огнестойкости. Материал достаточно долг может выдерживать, при это не деформируясь и не разрушаясь, температуру 1000 градусов и выше;
- морозостойкость. Одно из важнейших свойств бетона, показывающее, как материал выдерживает циклы замораживания — оттаивания при предварительном насыщении водой.
Перечисленные свойства, конкретные показатели которых у разных видов бетона сильно отличны, являются наиболее важными при определении области использования материала.
Класс и марка
Класс бетона и его марка — это наиглавнейшие показатели качества строительного материала. Достаточно часто класс и марку воспринимают как нечто единое, но это не совсем так. При определении класса используется показатель прочности с гарантированной обеспеченностью, а при определении марки — усредненный показатель прочности. Примерное соотношение двух видов показателя прочности приведено в таблице.
Класс и марка бетона
| Класс | Прочность, кг/см2 | Марка |
|---|---|---|
| В5 | 65 | М75 |
| В7,5 | 98 | М100 |
| В10 | 131 | М150 |
| В12,5 | 164 | М150 |
| В15 | 196 | М200 |
| В20 | 262 | М250 |
| В25 | 327 | М350 |
| В30 | 393 | М400 |
| В35 | 458 | М450 |
| В40 | 523 | М500 |
| В45 | 589 | М600 |
| В50 | 654 | М700 |
| В55 | 720 | М700 |
| В60 | 785 | М800 |
Несмотря на обилие цифр, строители давно составили для себя примерное соответствие определенных классов и марок бетона.
Тем более, что любая проектная документации содержит данные по необходимому классу и (или) марке бетона, поэтому главное — чтобы приобретаемый или изготавливаемый материал им соответствовал.
Если нет проекта — существуют многочисленные рекомендации по маркам и классам, которые применяются для тех или иных видов конструкций.
Требования к бетону и наполнителям
Выше уже отмечалось, что все основные свойства бетона зависят, в первую очередь, от качества его составляющих и правильного соотношения их используемого количества. К ним обычно предъявляются следующие требования:
- цемент. Главное требование к цементу — соответствие применяемой марки проектной марке бетона. Достаточно просто определяется при помощи справочных таблиц:
Справочная таблица
| Расчетная марка бетона | Марка используемого цемента | Ориентировочная масса цемента на 1 куб. м. бетона | Количество мешков 50кг на 1 куб.м. бетона |
|---|---|---|---|
| М150 | М300 | 260 | 5,2 |
| М200 | М300 | 290 | 5,8 |
| М400 | 250 | 5 | |
| М500 | 220 | 5,4 | |
| М250 | М300 | 340 | 6,8 |
| М400 | 300 | 6 | |
| М500 | 250 | 5 | |
| М300 | М400 | 350 | 7 |
| М500 | 300 | 6 | |
| М400 | М400 | 400 | 8 |
| М500 | 330 | 6,6 |
Помимо марки используемого цемента, необходимо следить за тем, чтобы он не хранился длительное время, так как при этом активность связующего серьезно снижается (30-40% за год хранения). Вывод простой — чем недавнее цемент произведен, тем он более соответствует заявленным требованиям;
- вода. Требование простое, но категорическое — отсутствие примесей, которые могут помешать или замедлить твердение бетона. однозначно нельзя использовать болотную, морскую или сточную воды, содержащую нефтепродукты;
- песок. Требования к песку достаточно просты: отсутствие примесей, в том числе органических, отсутствие крупных зерен размером более 1 см, а также наличие максимум 5% зерен размерами от 0,5 до 1 см;
- щебень. Основное требование — прочность используемого щебня должна в 2 раза превышать марку бетона. Кроме того, предъявляются серьезные требования к наличию примесей (не более 2-3%) и крупности фракций (оптимальный вариант — наибольшая доля частиц размером 30-70 мм). Следует учитывать, что щебень бывает трех видов: гранитный (наиболее прочный и качественный), гравийный (второй по эксплуатационным характеристикам) и известковый (наименее рекомендуемый к применению).
Помимо требований к качеству каждого компонента, необходимо также следить за их соотношением. Его рекомендуемая величина приведена в таблице.
Состав и пропорции бетона из цемента М400, песка и щебня
| Марка бетона | Массовый состав, Ц:П:Щ, кг | Объемный состав на 10л цемента, П:Щ, л | Количество бетона из 10л цемента, л |
|---|---|---|---|
| 100 | 1 : 4,6 : 7,0 | 41 : 61 | 78 |
| 150 | 1 : 3,5 : 5,7 | 32 : 50 | 64 |
| 200 | 1 : 2,8 : 4,8 | 25 : 42 | 54 |
| 250 | 1 : 2,1 : 3,9 | 19 : 34 | 43 |
| 300 | 1 : 1,9 : 3,7 | 17 : 32 | 41 |
| 400 | 1 : 1,2 : 2,7 | 11 : 24 | 31 |
| 450 | 1 : 1,1 : 2,5 | 10 : 22 | 29 |
Бетон из цемента марки М500, песка и щебня
| Марка бетона | Массовый состав, Ц:П:Щ, кг | Объемный состав на 10л цемента, П:Щ, л | Количество бетона из 10л цемента, л |
|---|---|---|---|
| 100 | 1 : 5,8 : 8,1 | 53 : 71 | 90 |
| 150 | 1 : 4,5 : 6,6 | 40 : 58 | 73 |
| 200 | 1 : 3,5 : 5,6 | 32 : 49 | 62 |
| 250 | 1 : 2,6 : 4,5 | 24 : 39 | 50 |
| 300 | 1 : 2,4 : 4,3 | 22 : 37 | 47 |
| 400 | 1 : 1,6 : 3,2 | 14 : 28 | 36 |
| 450 | 1 : 1,4 : 2,9 | 12 : 25 | 32 |
Расход еще одного компонента — воды — также нетрудно определить:
| Марка бетона | Марка цемента | ВЦ | Величина зерна наполнителя, мм | Объем воды, л/м3 бетона | Вес цемента, кг/м3 бетона | Вес песка, кг/м3 бетона | Вес щебня/гравия, кг/м3 бетона |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| М100 | М300 | 0,75 | Гравий 10 мм | 205 | 273 | 1092 | 1092 |
| 0,8 | Щебень 10 мм | 220 | 275 | 1100 | 1100 | ||
| 0,75 | Гравий 20 мм | 190 | 253 | 1012 | 1012 | ||
| 0,8 | Щебень 20 мм | 205 | 256 | 1024 | 1024 | ||
| М200 | М400 | 0,63 | Гравий 10 мм | 205 | 325 | 1300 | 1300 |
| 0,68 | Щебень 10 мм | 220 | 324 | 1296 | 1296 | ||
| 0,63 | Гравий 20 мм | 190 | 302 | 1208 | 1208 | ||
| 0,68 | Щебень 20 мм | 205 | 302 | 1208 | 1208 | ||
| М250 | М500 | 0,64 | Гравий 10 мм | 205 | 320 | 1280 | 1280 |
| 0,69 | Щебень 10 мм | 220 | 319 | 1276 | 1276 | ||
| 0,64 | Гравий 20 мм | 190 | 297 | 1188 | 1188 | ||
| 0,69 | Щебень 20 мм | 205 | 297 | 1188 | 1188 |
Приготовление бетона своими руками
При строительстве частного дома зачастую предпочтительнее использовать бетон, приготавливаемый собственными руками. Это позволяет значительно сэкономить средства, а также удобно, так как нередко необходим небольшой объем материала, а его приобретение в готовом виде чревато значительными транспортными издержками. Кроме того, при строительстве частного дома к материалу не предъявляются завышенные требования по прочности и другим свойствам.
Пошаговая инструкция по приготовлению
- Приготовить необходимые компоненты в количествах согласно вышеприведенных таблиц.
- Добавить в растворный ящик песок и щебень.
- Сверху насыпать необходимое количество песка.
- В верхней части получившейся горки сделать углубление и заливать туда воду.
- В процессе производить долив воды постоянно перемешивая раствор.
При использовании бетономешалки процесс еще более упрощается, позволяя экономить время, готовить большее количество более однородного материала. При этом несколько изменяется очередность операций. В бак мешалки сначала наливается некоторое количество воды, а уже потом добавляются песок, щебень и цемент. В последствии вода доливается по мере необходимости.
Пример приготовления бетона с указанием ориентировочных пропорций приведен на видео:
Еще более упростить приготовление бетона позволяет использование готовых смесей. в этом случае также возможно изготовление в ручную и при помощи бетономешалки. При этом следует тщательно выполнять требования инструкции производителя по применению данной конкретной бетонной сухой смеси.
Добавки
При всех несомненных достоинствах бетона как строительного материала, нередко необходимо улучшать некоторые его свойства. Для этого применяются многочисленные и разнообразные добавки:
- увеличивающие морозоустойчивость. Способствует проведению монолитных работ при низких температурах;
- изменяющие цвет. Цветовые добавки применяются в тех случаях, когда изготавливается конструкция, где бетон будет виден и должен иметь соответствующие привлекательные внешние качества;
- увеличивающие вяжущие свойства. Для повышения свойств пластичности, твердости и водонепроницаемости бетонной смеси, как правило, применяются различные экпоксидные добавки;
- увеличивающие водонепроницаемость и гидроизоляцию. Наиболее часто добавки данного вида применяются при использовании бетона в сооружении фундаментов (главным образом, подземных), бассейнов, различных резервуаров, где происходит частый контакт с водой;
- увеличивающие пластичность. Наиболее часто применяемый вид добавок, позитивно влияющий на пластичность бетонной смеси, увеличивая ее жидкость без добавления воды. Такие материалы удобнее и проще при производстве монолитных работ;
- влияющие на скорость схватывания. Существую добавки, обладающие противоположными целями: либо ускорить процесс схватывания бетона, либо его замедлить. Выбор конкретного вида зависит от технологических требований строительства.
Многообразие видов добавок позволяет придать бетону, который и без этого является качественным материалом, уникальные свойства, помогающие еще более расширить его область применения.
Бетонирование в зимнее время
Идеальные условия для схватывания бетона и набора им прочности — это температура около 20 градусов и влажность в районе 90%.
Как быть, если требуется выполнение работ в зимнее время при нулевых или даже отрицательных температурах?
Низкие положительные температуры (ниже 7-8 градусов) сильно замедляют процесс схватывания бетона, а отрицательные — полностью его останавливают.
Существует несколько способов выполнения работ в зимнее время:
- использование добавок, повышающих морозоустойчивость;
- применение электропрогрева бетона;
- возведение времянки-тепляка с поддержанием необходимой температуры при помощи тепловых пушек или обогревателей.
Практический пример выполнения подобных работ отражен на следующем видео:
Все перечисленные способы ведут к серьезному удорожанию стоимости выполняемых работ. Поэтому, перед тем, как принять подобное решение, необходимо взвесить финансовые возможности, а также наличие строителей, чей уровень позволит выполнить данный вид работ. В противном случае потери от последующего демонтажа не набравшего прочность бетона могут вылиться в серьезную сумму.
Бетон в современных условиях по прежнему является одним из самых распространенных и популярных материалов. Его несомненные достоинства и эксплуатационные характеристики делают долю монолитных работ в общем составе строительных стабильно высокой.
