Классификация, назначение и сферы использования цементобетона

Плюсы и минусы материала

Легкий бетон очень популярен в строительстве, поскольку обладает множеством положительных свойств и выгодных преимуществ:

1. Высокие теплоизоляционные характеристики. Можно не проводить дополнительного утепления стен, тем самым уменьшив их толщину и сэкономив на материалах.
2. Звукоизоляция. Благодаря пористости легкие бетоны значительно снижают уровень шума, проникающего в помещение.
3. Небольшая масса. Несущие стены и перегородки будут весить меньше, чем из обычных тяжелых бетонов. Это снизит нагрузку на фундамент и даст возможность сделать конструкции более простыми. Кроме того, легкие блоки можно укладывать вручную, без привлечения специальной техники.
4. Пластичность, простота в обработке. Легкие бетоны без проблем пилятся, режутся, шлифуются, поэтому подходят даже для изготовления декоративных изделий. Детали нужного размера и формы можно делать прямо на стройплощадке.

1. Переносимость негативных факторов. Легкий бетон хорошо выносит перепады температур, влажности, не чувствителен к механическим воздействиям и нагрузкам. Конечно, в блоках могут появиться вмятины, но их общая целостность не нарушится.
2. Экологичность. Большинство видов легких бетонов готовится из безопасных, экологически чистых составляющих. Кроме того, для создания некоторых из них можно использовать отходы производства, что положительно влияет на окружающую среду.
3. Самостоятельное приготовление. Некоторые бетоны без проблем заводятся в домашних условиях, что снижает общую себестоимость работ.

Недостатки данной группы стройматериалов тоже стоит отметить.

Важно! Чтобы увеличить надежность несущих стен, следует производить их армирование. Некоторые бетоны из-за неоднородности структуры могут иметь повышенную склонность к образованию мелких трещин, хотя на срок службы постройки такие дефекты не влияют

Некоторые бетоны из-за неоднородности структуры могут иметь повышенную склонность к образованию мелких трещин, хотя на срок службы постройки такие дефекты не влияют.

К минусам относится и высокое влагопоглощение материалов, поэтому стоит сразу позаботиться о надежной гидроизоляции поверхностей. В противном случае снизятся теплоизолирующие свойства блоков.

Из-за сниженной плотности на стенах может плохо держаться крепеж, хотя данная проблема решается путем применения специальных анкеров и установки закладных. Для внутренней отделки стен из легкого бетона нужно выполнять качественное предварительное грунтование. Наружная отделка ограничивается нанесением штукатурок или устройством вентилируемого фасада.

Виды бетонов по типу вяжущего вещества

По виду основного вяжущего вещества классифицируют бетоны.

Среди них выделяют:

1. Цементные. На основе цемента различных марок, самый распространённый и востребованный вид бетонных смесей. Их используют для внутренних и наружных строительных работ. Востребованные марки бетона, изготовленные на основе портландцемента.
2. Специальные. В зависимости от назначения в цементные смесей добавляют разного рода наполнители, к примеру, металлическую мелкодисперсную стружку для прочности. Добавление магнезита повышает жароустойчивость, барита увеличивает защитные свойства материала от проникновения рентгеновского, радиационного излучения.
3. Железобетон. Армирование бетонных конструкций металлом.
4. Шлакощелочной. Изготавливают из шлакощелочного цемента, в состав которого входит измельченный шлак. При добавлении щелочных компонентов, происходит химическая реакция между алюмсиликатами, глинистыми компонентами. Пор техническим характеристикам, морозостойкости, водонепроницаемости, прочности превосходит бетон на основе цемента. Утилизируются отходы производства, шлак. Перспективное направление развития строительной отрасли.
5. Пенобетон. Вспененная цементная смесь, с добавлением песка, воды, строительного фиброволокна. Отличается низкой теплопроводностью, хорошими показателями влагостойкости. Различают конструктивный, теплоизоляционный пенобетон, соответственно маркируется.
6. Газобетон. Пористый материал, изготавливается методом автоклавирования. Низкая теплопроводность, но может впитывать влагу.
7. Фибробетон. Насыщение цементной смеси фиброволокном придаёт ему дополнительную прочность. Происходит этот процесс за счёт скрепления всех компонентов между собой множеством мелких волокон.
8. Арболит. Блоки изготовленные на основе цемента и стружки дерева. Теплый материал, но впитывает влагу.
9. Кевларобетон. Изготавливается на основе мраморной, граничной крошки, полиэфирных смол, жидкого стекла с добавлением катализатора. Получается имитация натурального камня. Либо по технологии на основе цементных окатышей, с использованием гравитационной бетономешалки.
10. Полимерцементный. К цементу добавляют полимерные наполнители, смолы. Бетонная смесь приобретает дополнительную прочность, отличаются высокой водонепроницаемостью.
11. Гипсовый. Используется для отделочных внутренних строительных работ. Добавление пластификаторов, фибры, других компонентов повышает прочность, влагостойкость.
12. Силикатный. Делают на основе кремнезёма, гидрата оксида кальция. Автоклавная высокотемпературная обработка повышает прочность.

Универсальные свойства бетонной смеси в том, что в зависимости от состава компонентов, добавок получают материалы с широким диапазоном технических характеристик.

О пользе бетона в дорожном строительстве

На сегодняшний день цементобетонные автомобильные дороги – бетонки – у нас составляют всего 2.6% от общей протяженности федеральной сети, или 1300 км. Больше всего бетонок в США: там их 65.3% от общего количества, или 231 243 км. На втором месте Китай – соответственно, 63%, или 89 838 км.

Столь малое количество бетонок в России и отсутствие перспектив их развитие уже давно является причиной для беспокойств ряда видных отраслевых специалистов, которые отмечают явное преимущество бетонок по сравнению с асфальтобетонными аналогами.

Ключевым свойством бетонок является их долговечность. По словам одного из ведущих профессионалов отрасли, заместителя председателя правления Государственной по эксплуатации и безопасности дорожного движения Игоря Астахова

, если бетонку построить с соблюдением всех технологий, то можно будет к ней не возвращаться не менее 25 лет. Для сравнения, отрасль уже немало лет пытается достичь 12 летнего межремонтного срока для асфальтовых дорог.

По словам эксперта, существуют примеры бетонок, которые не требовали ремонта до 40 лет. Поэтому применение цементобетона на самых интенсивных участках дорог — например, на выездах из города — является оптимальным решением.

На преимуществах бетонок остановился и другой участник дискуссии — депутат ГД РФ, член комиссии ГД РФ по вопросам поддержки малого и среднего предпринимательства Павел Дорохин. По словам парламентария, бетонки имеют пять основных достоинств:

1. Они долговечнее асфальта в 5-6 раз. Срок их службы может достигать 50 и более лет.
2. У бетона выше, чем у асфальта стойкость к агрессивному воздействию внешней среды.
3. У бетона выше сцепление колеса с дорогой.
4. За счет высокой прочности и износостойкости бетонные дороги способны выдерживать куда большую интенсивность движения.
5. Высокая долговечность позволяет сократить расходы нас одержание и ремонт дорог.

Перечень преимуществ бетонок дополнил президент Ассоциации бетонных дорог, д.т.н., профессор, заведующий кафедрой «Строительство и эксплуатация дорог» МАДИ Виктор Ушаков.

— При выборе вида дорожных одежд на строительстве магистрали М-12 Москва-Казань сравнивали 4 типа асфальта и один вид бетона. Так, чтобы асфальтовая дорога до момента капитального ремонта прослужила 24 года, необходимо, чтобы толщина слоя асфальта составляла 30 см. Если делать покрытие из цемента, то достаточно толщины в 26-28см. И выйдет даже дешевле. Если толщина цементного слоя составит 50 см, все равно строить из него будет выгоднее. Далее если говорить о жизненном цикле дороги, то содержать бетонку обойдется в разы дешевле.

По словам директор департамента металлургии и материалов Министерства промышленности и торговли РФ Павла Серватинского

, производители цемента уже давно работают в условиях профицита производственных мощностей. Их загрузка сейчас составляет от 48 до 53%. Ключевым способов повышения загрузки цементной отрасли является вовлечение ее в дорожное строительство.

Создается впечатление, что бетон просто идеальный материал для дорожного строительства. Почему тогда из него не хотят строить новые километры? Причин, по которым отрасль не переходит на бетон, тоже оказалось немало.

Высокопрочные бетоны.

Высокопрочные бетоны К высокопрочным бетонам относятся бетоны марок от М600 и выше. Такие бетоны получают благодаря применению высокопрочных и качественных материалов, таких как высокопрочный портландцемент, промытый песок, щебень или гравий, марок не ниже М1200.

Кроме того, такие бетоны приготавливают с низким водоцементным соотношением, которое равно, примерно 0,27 — 0,45, поэтому бетонная смесь получается жёсткой и малоподвижной. Для приготовления такого бетона используют бетоносмесители принудительного действия .

Для того чтобы уложить высокопрочный бетон в рабочую форму, используют методы интенсивного уплотнения, такие как: прессование с усилием, двойное вибрирование, вибрирование с грузом. Так же для этих целей применяют суперпластификаторы, которые упрощают уплотнение бетонной смеси и не вредят прочности готового бетона.

Высокопрочные бетоны обладают свойством быстро твердеть и набирать прочность. Но в большинстве случаев, для того чтобы такой бетон быстро затвердел и набрал необходимую прочность, ему требуется тепловая обработка. Однако новые виды цемента с особым быстродействием позволяют высокопрочному бетону набирать необходимую прочностью в короткие сроки в естественных условиях, при температурах около +25°С.

Состав бетона м450

Все растворы бетона делаются из 3 главных компонентов:

• песок;
• вода;
• заполнитель.

Для бетона м450 берется только качественный, первоклассный песок. В нем нет лишних примесей и грязи

Это крайне важно для качества будущего продукта. Цемент для этой марки бетона берут хороший — м400 или м500

При использовании 400-цемента пропорции бетона такие:

• 1 часть цемента;
• 1,1 ч. песка;
• 2,5 ч. гранитного щебня.

Когда используется цемент м500, пропорции немного меняются:

• 1 ч. цемента;
• 1,4 ч. песка;
• 2,9 ч. — гранит.

Качество и свойства полученного материала полностью зависят от того, какое сырье было использовано для его создания.

Упругость, ползучесть, усадка

Модуль упругости – показатель изменения состояния материала при нагрузке на него.

Бетон, как и другие материалы, может испытывать различные виды деформаций. Обладая определенной упругостью, при длительных нагрузках он может быть подвержен деформации ползучести и процессу усадки.

Модуль упругости – это показатель деформации материала при нагрузке на него, чем выше модуль упругости, тем выше сопротивляемость нагрузкам.

Также существует деформация за счет ползучести. Разделение этих видов деформаций для практических целей проводится таким образом: деформация в процессе нагрузки считается упругой, последующая деформация происходит уже за счет ползучести.

Влияние на упругость обусловлено свойствами наполнителя в том числе. С увеличением модуля упругости крупного заполнения растет этот показатель и для самого материала.

Бетоны, произведенные с применением легких заполнителей, менее упруги, чем тяжелые с аналогичной прочностью.

В процессе гидратации происходит сокращение объема соотношения цемент-вода, такого рода контракция говорит об объемной усадке, достигающей 1% объема сухого цемента, и называется пластической усадкой. Воздействие пластической усадки усугубляется скоротечной потерей воды массой и может быть причиной трещин на поверхности, однако такие дефекты могут образовываться независимо от потерь влаги из-за неоднородности структуры.

https://youtube.com/watch?v=Mzrj-h365C8

Величина пластической усадки увеличивается с большим содержанием цемента и обратно пропорциональна жесткости смеси. В то же время имеет место аутогенная усадка, развивающаяся внутри большой массы и характеризующаяся отсутствием доступа воды при дальнейшей гидратации.

Это интересно: Характеристики и свойства цемента

От чего зависит плотность?

Вначале рассмотрим, что представляет собой насыпная плотность цемента. Этот параметр – удельный вес разрыхленного материала, который измеряется в килограммах на 1 м3 и составляет от 1100 до 1600. Прочность будущего цементного состава зависит от этого значения.

Чтобы пескоцементная смесь была приготовлена правильно, нужно знать не только пропорции, но и плотность цемента М400

Рассмотрим, какие моменты определяют плотность цемента М400? Она зависит от следующих факторов:

• даты выпуска. Свежеприготовленная продукция более легкая, имеет плотность 1100 кг/м3, а после доставки и складского хранения она уплотняется с увеличением параметра до 1600 кг на метр кубический;
• особенностей производственного цикла, определяющих крупность фракции. Размер частиц зависит от степени дробления материала в процессе производства. Для выполнения расчётов рецептуры принимается величина – 1300 кг на метр кубический, соответствующая марке продукции;
• типа продукции, связанного с его маркой, влияющей на твердость. Среди множества представленных в торговой сети цементов (глиноземных, гидрофобных, портландцемента, пластифицированных материалов) выбирается необходимый состав, в соответствии с требуемой твердостью.
• особенностей складского хранения. Отсутствие вентиляции, повышенная концентрация влаги способствуют увеличению массы.

В зависимости от особенностей состава плотность насыпная может отличаться увеличенным значением и пониженным. Конкретизируем:

• Повышенное значение, 1300 кг на метр кубический, характерно для составов, к которым относятся распространенный портландцемент, не содержащий специальных добавок.
• Уменьшенная величина удельного веса – 1100-1200 килограмм на м3 свойственна строительным материалам, содержащим присадки для повышения морозоустойчивости, специальные пластификаторы.

Технические характеристики цемента М400

Применение составов с добавками обеспечивает экономию за счет меньшего удельного веса, но снижает прочность.

Если уплотнить или увлажнить материал, то реальное значение удельного веса составит увеличенную величину порядка 3 тонн на один кубический метр.

Классификация типов бетона

Таблица средней плотности бетона.

Существует несколько групп типов бетонных смесей, классификация которых связана с плотностью застывшей бетонной массы.

Таблица соотношения классов и марок бетона.

Тяжелый бетон имеет плотность 1600-2500кг/м³. Такая характеристика состава дает возможность производить высокие эксплуатационные характеристики, разрешенные для тяжелых составов.

Покупая готовые смеси, удельный вес массы можно узнать у изготовителя. Делая раствор самостоятельно, следует придерживаться ГОСТа, чтобы знать более точную его цифру. В остальных случаях придется использовать приблизительные значения.

Физико-механические, технические и иные свойства изделий

А теперь рассмотрим при помощи таблицы физико-механические показатели свойств ячеистого бетона, продиктованные гост 25485 89 бетоны ячеистые технические условия.

Таблица 2. Физико-механические свойства ячеистых бетонов:

Как видно из таблицы, автоклавный ячеистый бетон по своим физико-механическим свойствам превосходит неавтоклавный. Это обусловлено особой технологией производства.

Специалисты рекомендуют отдавать предпочтение именно ячеистым бетонам синтезного твердения. Они более долговечны, надежны, а здание, возведенное из такого материала, будет обладать наиболее высокими эксплуатационными характеристиками.

Теперь стоит взглянуть и на физико-технические показатели на ячеистый бетон — гост 25485-89 диктует обязательно наличие следующих числовых значений у изделий.

Таблица 3. Физико-технические показатели изделий из ячеистого бетона:

• В соответствии с данными показателями, становится очевидным, что при увеличении плотности, теплопроводность ячеистого бетона, а также его паропроницаемость и сорбционная влажность также изменяются.
• Отдельно стоит отметить показатели усадки ячеистых бетонов. Они также напрямую зависят от плотности и вида ячеистого бетона.
• Так, для автоклавного газобетона плотностью 600-1200, изготовленного на основе песка, числовое значение усадки не должно превышать 0,5 мм/м2 площади.
• Для изделий, кремнеземистый компонент которых отличается от вышеуказанного, максимальное значение равно 0,7 мм/ м2.
• Неавтоклавному газобетону, плотностью 600-1200, позволено больше – до 3 мм/м2.

Усадка, в первую очередь, указывает на трещиностойкость ячеистых бетонов. Чем выше показатель, тем больше вероятность проявления на поверхности трещин, что, несомненно, напрямую влияет на долговечность и эксплуатационные характеристики материала.

Еще одним немаловажным показателем, установленным технической документацией, является отпускная влажность.

В зависимости от кремнеземистого компонента ее значение равно:

1. 25% для изделий на основе песка;
2. 35% для изделий на основе золы и иных вторичных продуктах промышленности.

Все вышеперечисленные свойства подлежат контролю в соответствии с ГОСТ, в котором также описаны основные правила приемки.

Водонепроницаемость

Утверждены следующие марки: W2 – W20, с шагом через 2 единицы. Они используются в тех конструкциях, которые должны характеризоваться ограниченной проницаемостью на фоне одностороннего давления воды.

Трактовка маркировки осуществляется следующим образом. Например, железобетон марки W6 не пропускает воду, давление которой составляет 6 атм./0.6 МПа (6 кг/см²). Для жилого строительства показано использование растворов до марки W12.

Факторы, определяющие водостойкость на всех стадиях строительства:

• активность портландцемента. Более высокая активность материала способствует повышению водонепроницаемости даже при увеличении объёма воды в рабочем растворе;
• водоцементное соотношение. Качество бетонной массы с ростом этого показателя уменьшается, что обусловлено образованием множественных капиллярных каналов и систем пор. Соответственно, способность сопротивляться давлению воды падает;
• раздвижка зёрен крупнофракционного наполнителя. Тесто высокой марки водонепроницаемости должно содержать больше растворённых веществ с минимумом крупного заполнителя, по сравнению с обычным железобетоном;
• условия созревания. Водное твердение показано водонепроницаемым бетонам, приготовленным на основе обычного цемента;
• возраст. С увеличением срока созревания материала параметры водонепроницаемости улучшаются.