БЕТОН: ВИДЫ, СОСТАВЫ, КЛАССИФИКАЦИЯ.
В настоящее время трудно представить себе какой-либо еще более востребованный строительный материал как бетон. Ни одна стройка не обходится без применения бетона и железобетонных изделий и конструкций.
Бетон является универсальным, широко востребованным, прочным и экологически безвредным строительным материалом. Он состоит из четырех основных компонентов: цемента, воды, песка и щебня. Если вместо щебня использовать песок крупных фракций, то получается пескобетон. Компоненты для изготовления бетона перемешивают в определенной пропорции: 1 часть цемента, ½ часть воды, 2 части песка, 4 части щебня. Пропорции приблизительны, поскольку производство бетона зависит еще от массы факторов: марки цемента, размера щебня и песка, использование модифицирующих добавок и т.д. Основными элементами цемента являются цемент и вода, которые связывают остальные компоненты в единое целое. Главное в производстве – правильно соблюдать баланс этих компонентов. Имеется в виду не только количество воды, введенное в бетон, но еще и влажность заполнителей, их способность поглощать влагу и т.п. Цемент и вода легко могут превратиться в крепкий камень, но при твердении смесь деформируется, происходит усадка, образуются трещины. Чтобы избежать подобных явлений, нужны заполнители: песок и щебень. При их наличии усадка бетона становится минимальной, увеличивается его прочность, а также существенно снижается цена, поскольку использовать один цемент очень дорого. В качестве крупных заполнителей используют известняк, гравий и гранит. Известняк является наименее прочным и обладает низкой морозостойкостью, поэтому его применяют для изготовления бетона марок М100 – М300. Самым распространенным и дешевым заполнителем является гравий. Применяется в большинстве видов бетонных смесей, используется для изготовления марок бетона М300 – М450. Самым прочным заполнителем является гранит, имеет низкое влагопоглощение и высокую морозостойкость. Используется для изготовления бетонов высоких марок, например, для дорожного строительства. К сожалению, некоторые виды гранитного щебня обладают повышенной радиоактивностью.
Характеристики бетонных смесей обозначают буквами: М – марка, В – класс, П- подвижность, W – влагонепроницаемость, F – морозостойкость. Марка бетона и его класс являются основными показателями качества бетонной смеси. Марка бетона определяется количеством цемента в составе смеси. Различаются марки бетона от М50 до М1000, но в строительстве в основном применяют марки М100 – М500. Классы бетона различаются от В3,5 до В80, диапазон использования от В7,5 до В40. Выбор марки или класса бетона при строительстве определяется проектом. Марка показывает среднее значение прочности данной смеси, класс же показывает ее гарантированную прочность. Подвижность бетона различается от П1 до П5. Для стандартных монолитных работ используется бетон с подвижностью П2-П3. При заливке узкой опалубки, армированных колонн или для работ с использованием бетононасоса применяют бетон с подвижностью П4, его называют литым. Увеличение подвижности бетонной смеси до П4-П5 достигают добавками пластификаторов, но ни в коем случае не разбавляя бетонную смесь водой. Водонепроницаемость бетона – это способность бетона не пропускать через себя воду под давлением. Водонепроницаемость бетона достигается добавлением гидрофобных модификаторов или использованием при изготовлении гидрофобного цемента. Различается водонепроницаемость бетона от W2 до W20. Еще один важный показатель – морозостойкость. Обозначается буквой F и цифрами от 25 до 1000. Цифры показывают, сколько раз бетон может быть заморожен и разморожен без потери прочности. В строительстве используют в основном бетон с коэффициентом морозостойкости F100 – F200. Для повышения коэффициента морозостойкости применяют специальные противоморозные добавки.
Твердение бетонной смеси происходит в результате взаимодействия воды и цемента. Процесс называется гидратацией. Гидратация останавливается, если вода в бетонной смеси высыхает слишком быстро. В таком случае бетон не набирает положенной прочности. То же самое происходит, если вода в смеси вымерзает. Уложенный «свежий» бетон следует оберегать и от чрезмерного перегрева и от сильного промерзания.
Бетон имеет довольно много разновидностей. Классифицируют их по виду вяжущего вещества, по плотности и по назначению. По виду вяжущего бетоны бывают силикатные, гипсовые, цементные, полимерцементные, шлакощелочные и специальные. Помимо этого, существуют составы с комбинацией нескольких вяжущих веществ, такие комбинации часто применяют для штукатурных растворов.
Силикатные бетоны – это бетоны на основе извести. Такие составы редко используются в современном производстве.
Гипсовые бетоны – составы на основе гипса, используются для внутренних перегородок, потолков и элементов отделки. Особой влагостойкостью обладают гипсоцементные пуццолановые смеси. Применяются для помещений с повышенной влажностью.
Цементные бетоны создаются на основе портландцемента и его разновидностей. Это самый распространенный вид бетона в современном строительстве. Также применяют для бетонов пуццолановый цемент, шлакопортландцемент, глиноземистый цемент, безусадочный цемент, напрягающий цемент, а также цементы белые и цветные.
Полимерцементные бетоны создаются на основе цементов, латекса и водорастворимых смол.
Шлакощелочные бетоны применяют в строительстве недавно. Их готовят из молотых шлаков на щелочных растворах.
Специальные бетоны получают при использовании особых вяжущих: жидкого стекла, нефелинового, шлакового, стеклощелочного вяжущего вещества. При этом получают составы со специальными свойствами: кислотоупорными и огнеупорными.
Плотность бетона зависит, прежде всего, от характеристик заполнителей. Плотность - важный показатель устойчивости бетона к нагрузкам, его морозостойкость, водонепроницаемость. По плотности бетоны разделяют на легкие тяжелые и особо тяжелые.
Легкие бетоны (от500 до 1800 кг/м3) состоят из цемента, воды, крупных пористых заполнителей и песка. Чаще всего это керамзитобетон или шлакобетон, также используют в качестве заполнителя туф, пемзу и другие пористые породы. Конструкции из таких бетонов обладают небольшим весом, что значительно облегчает их монтаж. Легкие бетоны дают существенную экономию в отоплении, поскольку обладают хорошими теплосберегающими свойствами. Также к легким относят пенобетоны, газобетоны, полимербетоны, полистиролбетоны. Применяют легкие бетоны в монолитном строительстве, а также при изготовлении стеновых блоков. Такие блоки широко применяются в современном строительстве. Для укрепления конструкций из легких бетонов используют армирование.
Тяжелые бетоны (от 1800 до 2500 кг/м3) состоит из воды, цемента, мелких и крупных заполнителей. Заполнителями в таких видах бетона является известняк, гравий, диабаз, гранит. Это самый используемый и прочный вид бетона. Он удобен в укладке, пластичен, прочен и стоит не дорого. Тяжелый бетон применяют во всех видах строительства, для монолитных и железобетонных конструкций.
Особо тяжелые бетоны (свыше 2500 кг/м3) изготавливают из цемента, воды и специальных заполнителей: металлических стружек, барита, магнетита, гематита. Отличается повышенной плотностью. Применяется для строительства таких сооружений как атомные электростанции и ядерные реакторы.
По назначению бетон бывает обычный, гидротехнический, быстротвердеющий, высокопрочный, специальный, для дорожных работ, литой.
Обычный бетон предназначен для строительных работ: заливки фундаментов, изготовления строительных железобетонных конструкций, плит перекрытий и т.д.
Гидротехнический бетон предназначен для строительства мостов, дамб, гидротехнических сооружений, облицовки каналов и т.п. Подвергаясь постоянно нагрузкам и воздействию воды, такой бетон должен обладать повышенной прочностью, морозостойкостью и водонепроницаемостью.
Быстротвердеющий бетон используют для производства железобетонных конструкций и изделий. Быстрому застыванию бетона способствуют специальные добавки, а также тепловая обработка.
Высокопрочный бетон получают из цементов высоких марок, особо прочного щебня и промытого песка. При укладке такой смеси применяют вибраторы. В такие бетоны добавляют также суперпластификаторы.
Специальные бетоны обладают особыми свойствами: огне- и кислотоупорностью, защитой от радиации и т.д.
Для дорожных и аэродромных покрытий применяют особо прочные, морозоустойчивые составы. Для таких видов работ разрешено использовать только гранитный щебень. При покрытии аэродромов применяют асфальтобетон на основе битума и тонкомолотых минеральных порошков.
Литой бетон – это бетон с пластичностью П4-П5. Изготавливается в большим количеством воды, водоудерживающих добавок или пластификаторов. Его применяют на стройках при заливке монолитных конструкций без применения вибратора.
Для придания бетону тех или иных свойств в современном производстве используют специальные добавки или модификаторы. Они влияют на подвижность бетонной смеси, ее пластичность, влагоудержание, морозоустойчивость, скорость твердения, устойчивость к коррозии и трещинам, порообразование и многое другое.
Основным видом добавок являются пластификаторы и суперпластификаторы. Такие добавки повышают текучесть смеси без добавления воды, уменьшают расход цемента, повышают пластичность, морозоустойчивость. Особенно оправдано применение пластификаторов в литых бетонах. При применении таких добавок расход цемента уменьшается на 15%. Прочностные характеристики бетона повышаются на 25%. Отпадает необходимость использовать виброинструменты для укладки бетона, а, следовательно, экономится время. Также снижается усадка бетонной смеси при застывании.
Применяются также такие добавки как ускорители и замедлители твердения. Ускорители используют, например, при заливках, когда требуется быстрое застывание нижних слоев. Используются также при бетонировании в морозную погоду. Замедлители действуют наоборот, замедляя процесс застывания бетона. Используются, например, для транспортировки на длительные расстояния.
Воздухововлекающие добавки способствуют образованию в бетоне микроскопических пор, что значительно повышает морозостойкость конструкций и сооружений.
Противоморозные добавки применяются при необходимости проводить бетонирование в зимнее время. Причем, некоторые добавки позволяют вести работы даже при -25о. Противоморозные добавки ускоряют время твердения бетона и замедляют процесс замерзания воды.
Кроме обычных видов бетона, в современном строительном производстве используются и цветные бетоны. Вовсе необязательно, чтобы бетонная смесь была серой, цветные пигменты и красящие составы позволяют придать ей практически любой цвет. Применение такого бетона используется в производстве тротуарной плитки, цветной брусчатки, садовых и дорожных бордюров. Окраска бетона производится двумя способами: добавлением цветных пигментов на стадии замешивания бетона или окрашиванием уже готового изделия. Первый вариант позволяет получить более стойкое окрашивание, цвет останется прежним даже при значительном истирании изделия. Но при таком способе в смесь нужно ввести значительное количество пигмента, что здорово удорожает производство. Такой способ применяют при заливке монолитных цветных дорожек, производстве плитки и бордюров. Подкрашивать такие изделия не придется. Другая технология окрашивания применяется для обработки монолитных и железобетонных изделий. Краску наносят на поверхность готовых изделий. При этом используются глубокопроникающие красящие составы, которые прокрашивают изделие на несколько миллиметров. Пигменты добавляют в составы для защиты бетона: глубокопроникающие лаки или бесцветные базы фасадных красок. Пигменты для бетона используют в виде сухих порошков. После высыхании такие составы не смываются водой, не выгорают на солнце. Ассортимент современных пигментов обширен, они бывают органические и минеральные, натуральные и искусственные. Для изготовления цветных бетонов предпочтительнее использовать белый цемент.
Наряду с цветными бетонами недавно появился бетон декоративный. При помощи обычного бетона можно имитировать покрытие «под мрамор», «под брусчатку» и т.д. Такие покрытия не уступают в прочности обычному бетону и намного долговечнее других декоративных покрытий. Декоративные бетоны устойчивы к кислотным и щелочным средам, агрессивным загрязнениям больших городов, что позволяет использовать его даже на промышленных предприятиях и автостоянках и АЗС. Такие бетоны используют в садах и парках, зонах отдыха, для облицовки стен и цоколей, отделки лестничных пролетов и т.п. Особенно эффективен для пешеходных дорожек и тротуаров, устойчив к нагрузкам и истиранию.
Бетон используется для строительства самых разных зданий и сооружений. Благодаря свой универсальности, прочности, невысокой стоимости и передовым технологиям, бетон используется для производства самых разнообразных конструкций и изделий.
Наталья Истомина, Zaborivorota-info.
