Общая классификация бетона

Для возведения различного вида зданий не обойтись без различных марок бетона. Бетон — основа конструкции современных зданий. Он должен обладать отменными прочностными характеристиками (класс прочности: растяжение и сжатие). По уровню прочности бетона выделяют марки М (М50 — М 800), по уровню морозоустойчивости — марка F(F 50 — F500), по уровню водонепроницаемости — марка W(W2 — W12).

Разновидностей бетона великое множество, поэтому для удобства его классифицируют по различным показателям: по виду вяжущего вещества, назначению, плотности. Параметры и характеристики бетона во многом зависят от применения различных рецептов для его состава, от использования определенного вида вяжущего вещества. От правильного подбора состава смеси бетона, соблюдения технологии производства, расчета параметров (водонепроницаемость, морозостойкость (число циклов замораживания, плотность)) будут зависеть его качественные характеристики.

Важную роль играют факторы, которые определят классификацию бетона (смеси). Вяжущее вещество определяет свойства бетонной смеси. Различают седеющие виды бетонных смесей: полимерцементные, гипсовые, силикатные, специальные, силикатные, шлакощелочные.

Рассмотрим классификацию бетона по вяжущему веществу.

Бетон силикатный: изготавливают при помощи автоклавного метода твердения на основе извести (редкий тип смеси).

Бетон гипсовый: основа — гипс, они применимы для отделочных работ, создания внутренних перегородок, подвесных потолков; имеет несколько разновидностей (гипсоцементные — пуццолановые), важных для создания конструкций небольших зданий.

Бетон цементный изготавливают на основе цементного состава (составов), широко применим в строительной отрасли. Так, повсеместно используют портландцемент и его разновидности, бетонные смеси на шлакопортландцементе и пуццолановом цементе, декоративный (на основе белых и цветных цементах), бетонные смеси на основе напрягающего, безусадочного и глиноземистого цементов.

Бетон полимерцементный отличается смешанной связующей основой, которая состоит непосредственно из цента, водорастворимых смол и латексов.

Бетон шлакоблочный создают при помощи щелочных растворов и молотых шлаков; применим в строительстве не так давно.

Специальный бетон изготавливают при помощи специальных вяжущих веществ. Для жаростойкого и кислотоупорного бетона применимо жидкое стекло, а в качестве вяжущих веществ используют шлаковые, стеклощелочные и нефелиновые вещества, которые получают в процессе переработки определенных отходов промышленности.

Плотность бетона: классификация основных видов

Плотность бетона влияет на качественные характеристики крупных заполнителей (гравий, керамзит, гранит, диабез, доломит, известняк и пр.). Плотность — главный фактор, который отвечает за водонепроницаемость, морозостойкость устойчивость бетонных элементов к сжатию.

Выделяют основные виды бетона по параметрам плотности: тяжелые, сверхтяжелые и легкие.

Тяжелый бетон (1800-2500 кг/м3) получают из заполнителей (горные породы: гранит, известняк, диабез).

Сверхтяжелые (от 2500 кг/м3) создают на стальных стружках, опилках, железной руде, барите.

Легкие (500-1800 кг/м3) бетонные составы готовят на пемзе, керамзите, туфе и прочих пористых заполнителях. К классу облегченных относят ячеистый бетон (готовят при помощи вспучивания вяжущего элемента, тонкомолотых добавок и воды) и крупнопористый бетон (состоит из легких заполнителей).

Назначение бетона: классификация

В зависимости от условий эксплуатации ЖБК производят отбор различных видов смесей. Выделяют: обычные (для колонн, фундаментов, плит перекрытий и балок, ЖБК), гидротехнические (облицовка каналов, плотин, водопроводных сооружений), бетон специальные (защитные сооружения от радиоактивного воздействия), жароупорные, кислотостойкие.

Особенности некоторых видов бетона

Обычный бетон — основа монолитной конструкции, скрепляющий материал. Этот вид имеет большой вес, прочность, по цене - очень дорогой.

Ячеистый бетон (пенобетон) — неплохая альтернатива обычному бетону. Он прочный, имеет небольшой вес, представляет собой твердый материал пористой структуры. Ячеистый бетон незаменим для строительства коттеджей, частных домов.

Гидротехнический бетон широко применим для строительства в местности, где процессы замерзания и оттаивания — привычное природное явление.

Жаростойкий бетон (для облицовки котлов, печей, дымовых труб) выдерживает длительные температурные режимы (максимум — 700 градусов). Кислотоупорный бетон имеет в своем составе высокую плотность, жидкое стекло, полимеры, обработан различными кислотами.

Легкие бетоны бетоны с плотностью менее 1800 кг/м3 - универсальный материал для ограждающих и несущих конструкций жилых и промышленных зданий. Из них изготовляют большинство стеновых панелей и блоков, плит кровельных покрытий и камней для укладки стен. Термин «легкие бетоны» объединяет большую группу различных по составу, структуре и свойствам бетонов.

По назначению легкие бетоны подразделяют на:

• конструкционные (класс прочности - В7,5...В35; плотность - 400...1800кг/м3);

• конструкционно-теплоизоляционные (класс прочности не менее ВЗ,0, плотность - 600... 1400 кг/м3);

• теплоизоляционные - особо легкие (плотность < 600 кг/м3).

По строению и способу получения пористой структуры легкие бетоны подразделяют на следующие виды:

•бетоны слитного строения на пористых заполнителях;

• ячеистые бетоны, в составе которых нет ни крупного, ни мелкого

заполнителя, а их роль выполняют мелкие сферические поры (ячейки);

• крупнопористые, в которых отсутствует мелкий заполнитель, в результате чего между частицами крупного заполнителя образуются пустоты.

Легкие бетоны на пористых заполнителях — наиболее распространенный вид легких бетонов. Свидетельства их применения известны еще в Древнем Риме. Для получения легких бетонов тогда использовали природный заполнитель — пемзу и туф, а также бой керамики и даже пустые глиняные сосуды. В настоящее время эти заполнители также используют как местный материал.

Широкое развитие легкие бетоны получили во второй половине XX в., когда началось массовое производство искусственных пористых заполнителей: керамзита, аглопорита, шлаковой пемзы и др.

Особенности технологии легких бетонов связаны со спецификой пористых заполнителей: их плотность меньше плотности воды, поверхность частиц шероховатая и они активно поглощают воду.

Низкая плотность не позволяет эффективно использовать традиционные бетоносмесители «свободного падения», в которых перемешивание интенсифицируется за счет падения тяжелых зерен заполнителя. Шероховатая поверхность также затрудняет перемешивание. Поэтому для приготовления легкобетонных смесей желательно использовать смесители принудительного перемешивания.

При вибрировании легких бетонов расслоение смеси имеет обратный характер в сравнении с тяжелым. Вверх всплывают легкие зерна заполнителя, а вниз опускается цементное тесто.

Твердение цемента в легких бетонах происходит в более благоприятных условиях, чем в тяжелом бетоне, так как заполнитель, поглотивший воду во время приготовления смеси, служит как бы аккумулятором воды, обеспечивающим влажное твердение бетона в длительные сроки.

Структура и свойства легких бетонов. Пористые заполнители имеют шероховатую поверхность, поэтому сцепление цементного камня с заполнителем не является слабым звеном легких бетонов. Этому способствует также химическая активность вещества заполнителей, содержащих аморфный SiO2, способный взаимодействовать с Са(ОН)2 цементного камня. Плотность и прочность контактной зоны «цементный камень — пористый заполнитель» объясняют парадоксально высокую водонепроницаемость и прочность легких бетонов на пористых заполнителях.

Морозостойкость легких бетонов при их пористой структуре довольно высокая. Рядовые легкие бетоны имеют морозостойкость в пределах F25...F100. Для специальных целей могут быть получены легкие бетоны с морозостойкостью F200, F300 и F400.

Водонепроницаемость у легких бетонов высокая и увеличивающаяся по мере твердения бетона за счет уплотнения контактной зоны «цементный камень — заполнитель», являющейся самым уязвимым местом для проникновения воды в обычном бетоне. Установлены следующие марки легких бетонов по водонепроницаемости: W0,2; W0,4; W0,6; W0,8; W1; W1,2 (давление воды, МПа, не вызывающее Фильтрации при стандартных испытаниях).

Тяжелый бетон - бетонная смесь, приготовленная из цемента, воды, а так же крупных и мелких заполнителей. Тяжёлым считается бетон с удельной массой одного кубического метра 1800 - 2500 кг. Крупными заполнителями тяжёлого бетона являются такие горные породы как: гранит, известняк, диабаз, гравий. При использовании в качестве заполнителя только песка мелкой и крупной фракции, смесь называется - пескобетон или мелокзернистый бетон. По удельному весу пескобетон так же можно отнести в группу тяжёлых бетонов. Существуют ещё особо тяжёлый бетон. Масса отдельных видов достигает 7000 кг/куб.м. Но их применяют в основном для создания специальных сооружений таких как: атомные электростанции, ядерные реакторы, и другие подобные объекты. В качестве вяжущего так же применяется цемент, а в роли крупных заполнителей - барит, магнетит, гематит, металлический скрап. Особо тяжёлые бетоны отличаются повышенной плотностью.

Тяжёлый бетон - наиболее часто используемый и самый прочный из распространённых видов бетона. Все виды монолитных несущих конструкций - это область применения тяжёлого бетона. Великолепные прочностные характеристики, удобство подачи и укладки, в совокупности с доступной ценой, делают тяжёлый бетон самым используемым и практичным строительным материалом на сегодняшний день. Лишь в двух областях тяжёлый бетон уступает пальму первенства своему легкому собрату. При устройстве ограждающих конструкций (стен) и легких перекрытий - наиболее эффективно применять легкий бетон. И всё равно, даже в подобных облегчённых сооружениях используются силовые и несущие элементы из тяжёлого бетона.

Большинство железобетонных изделий:ЖБИ, ЖБК, сваи, бетонные блоки, фундаментные блоки ФБС, плиты перекрытия, плиты дорожные, плиты ПАГ и ПДП, производятся из тяжёлых конструкционных бетонов и арматуры. Бетон тяжёлый выпускается всех марок от м100 до м1000. Наиболее распространённые марки м200; м300; м350.

Железобетонные изделия

Железобетон был запатентован в Англии в 1867 году Жозефом Монье в качестве материала для производства кадок для растений. Его «железобетон» представлял собой две деревянные бочки, одна в другой, промежуток между которыми был заполнен цементом. Сверху был установлен каркас из железных стержней, покрытый слоем жидкого цемента. Конструкция получилась настолько прочной, что Монье запатентовал свое изобретение как универсальный несгораемый строительный материал. Уже через 10 лет Монье запатентовал железобетонные железнодорожные шпалы, а в 1880-х – перекрытия, здания, балки, своды, мосты из желебетона.

Железобетоном принято обозначать два понятия: во-первых, это собирательное название железобетонных конструкций и изделий, во-вторых, это строительный материал. На сегодняшний день сочетание бетона и стальной арматуры, монолитно соединенных в конструкции, является одним из лучших строительных материалов. И достигается это за счет совмещения различных технических преимуществ стали и бетона. Прочность бетона при растяжении в 10-20 меньше, чем при сжатии, поэтому этот показатель призвана компенсировать сталь, обладающая высоким временным сопротивлением при растяжении. При твердении бетон очень прочно сцепляется с арматурой и защищает ее от коррозии с помощью возникающей щелочной среды, а близость коэффициентов линейного расширения бетона и стали обеспечивает монолитность конструкции, а значит, и качество железобетонных изделий.

Все железобетонные конструкции, являющиеся элементами зданий, сооружений, подразделяются на:

Монолитные ЖБИ изготовляются непосредственно на строительных площадках и применяются в зданиях и сооружений, с трудом поддающихся членению, при нестандартности и малой повторяемости элементов, при больших нагрузках. Иногда при работах с использованием инвентарных опалубок (башни, силосы, градирни, дымовые трубы, многоэтажные здания и др.). Изготовление монолитных ЖБИ наиболее технически отработано, с помощью таких конструкций возводятся уникальные сооружения. В Европе монолитные ЖБИ наиболее распространены.

Сборные ЖБИ – основной вид конструкций и изделий в строительстве. Такие крупноразмерные ЖБИ изготовляются на заводе, поэтому основная часть работ по возведению зданий и сооружений происходит при высокоорганизованном технологическом контроле. По сравнению с монолитными сборные ЖБИ дают массу преимуществ в строительстве: сроки строительства сокращаются, обеспечивается более высокое качество конструкций при меньшей стоимости и затратах, возможность использования новых материалов. При этом уменьшается расход лесоматериалов и стали, а сами сборные ЖБИ более технологичны и транспортабельны. По назначению в строительстве сборные ЖБИ подразделяются на следующие виды: для фундаментов и подземных частей зданий, для каркасов зданий, для наружных и внутренних стен, для междуэтажных перекрытий и покрытий зданий, для лестниц, санитарно-технических устройств.

Сборно-монолитные ЖБИ – это сочетание сборных элементов с монолитным бетоном. Такие конструкции наиболее удачны в перекрытиях многоэтажных зданий, мостах и путепроводах, а также в местах с большой динамической нагрузкой. Главным преимуществом сборно-монолитных ЖБИ является меньший расход стали и высокая пространственная жесткость.