Бетоны: обширное семейство

Бетоны: обширное семейство

На самом деле бетонов много, они различаются и по структуре, и по назначению, и по внешнему виду. Об их многообразии мы и предлагаем поговорить подробнее.

Серым и твердым выглядит обычный цементный бетон, который чаще всего используется в загородном домостроении. Основу его составляют цемент, песок и вода, взятые в различных пропорциях. И думается, один раз в жизни каждому приходилось самостоятельно делать такой цементный бетон – в стройотряде ли, при строительстве гаража или дачи и т. д. При этом далеко не каждый знает, что цементы могут быть тяжелыми, облегченными, легкими, ячеистыми. Или, допустим, силикатными, полимерными или гипсовыми.

Начнем с цементных бетонов, которые готовят на основе различных цементов. Среди них основное место занимают бетоны на портландцементе, они составляют примерно 65 процентов общего объема производства. Кроме того, успешно используют бетоны на шлакопортландцементе и пуццопановом цементе.

К разновидностям цементных бетонов относят:

• декоративные бетоны (на белом и цветном цементе),
• бетоны для самонапряженных конструкций (на напрягающем цементе),
• бетоны для специальных целей (на глиноземистом цементе).

Силикатные бетоны готовят на основе извести, применяя автоклавный способ отвердевания. Гипсовые бетоны делают на основе гипса и применяют в основном для внутренних перегородок, подвесных потолков и элементов отделки зданий.

Разновидностью этих бетонов являются гипсоцементные или пуццопановые бетоны, обладающие повышенной водостойкостью. Они применяются, как правило, для изготовления объемных блоков санузлов и конструкций малоэтажных строений, имеющих контакт с водой.

Шлакощелочные бетоны (они еще мало применяются в строительстве) готовят на молотых шлаках, с использованием щелочных растворов.

Полимербетоны изготавливают на различных видах полимерного связующего, основу которого составляют полиэфирные, эпоксидные или карбамидные смолы, которые затем с помощью специальных добавок отвердевают. Такие бетоны пригодны для использования в агрессивных средах.

Полимерцементные бетоны получают на смешанном связующем, состоящем из цемента и полимерного вещества. Специальные бетоны делают с применением особых вяжущих веществ; для кислото-упорных и жаростойких бетонов применяют жидкое стекло или фосфатное связующее.

Многие свойства бетонов зависят от его плотности. По плотности бетоны делят на особо тяжелые с плотностью более 2500 кг на кубометр, тяжелые (1800–2500 кг/м3), легкие (500–1800 кг/м3) и особо легкие (менее 500 кг/м3). Особо тяжелые бетоны делают на тяжелых заполнителях – стальных стружках или опилках, железной руде или барите.

Минеральные наполнители и заполнители

В современном строительстве лидерство по прочности, удобству укладки, износостойкости и массовости применения принадлежит бетонам на цементном вяжущем. При этом используя различные заполнители для бетона, изменяя их пропорции и крупность, можно получать бетон с различными характеристиками для решения разнообразных задач. Поэтому очень большое внимание уделяется решению задач по качественному набору заполнителей для бетонов.

Заполнители для бетонов и растворов должны отвечать следующим требованиям:

Иметь определенный зерновой состав ( соотношение зерен различного размера) для того, чтобы объем пустот между зернами ( межзерновая пустотность) был минимальный, т.е. пустоты между крупными зернами были заняты более мелкими.

Поверхность зерен заполнителя должна обеспечивать хорошее сцепление с твердеющим вяжущим, т.е. по возможности быть шероховатой, и на ней не должно быть глинистых и пылеватых примесей.

Заполнитель не должен содержать примесей, отрицательно действующих на твердение вяжущего и на последующую прочность и стойкость бетона и раствора.

Структура заполнителя характеризуется двумя показателями: межзерновой пустотностью и пористостью самих зерен заполнителя. Обобщенной характеристикой, учитывающей и межзерновую пустотность и внутреннюю пористоть зерен, служит насыпная плотность заполнителя*.

*Насыпная плотность заполнителя – представляет собой массу единицы объема сыпучего материала, взятого вместе с пустотами.

По плотности зерен заполнители подразделяют на:

с плотностью зерен более 2000 кг/м 3

имеющие пористую структуру зерен

с плотностью менее 2000 кг/м 3

( обычно 1600 – 400 кг/м 3 )

В зависимости от размера зерен различают заполнители:

Мелкий заполнитель – это песок. Крупный заполнитель в зависимости от формы частиц называют щебнем ( шероховатые частицы неправильной формы) или гравием ( гладкие округлые частицы). Это природные заполнители, добываемые в карьерах и подвергаемые лишь дроблению, просеиванию и промывке. Дроблением или переработкой промышленных отходов ( шлаков, зол электростанций) или природного сырья ( глины, перлита и др.) получают искусственные заполнители.

МЕЛКИЕ ЗАПОЛНИТЕЛИ ( ПЕСКИ)

Различают природный и искусственный песок

Природный песок

рыхлая смесь зерен крупностью 0,16…5 мм – состоит главным образом из зерен кварца SiO2; возможна примесь полевых шпатов, слюды, известняка. Реже встречаются пески иного состава, например полевошпатные, известняковые. Насыпная плотность природного песка 1300…1600 кг/ м³ .

По происхождению природные пески разделяют на горные ( карьерные), речные и морские.

Искусственный песок

используемый значительно реже, бывает тяжелый и легкий.

Тяжелые пески, получаемые дроблением плотных горных пород ( базальта, диабаза, мрамора), применяют для специальных целей ( отделочные растворы, кислостойкие растворы и бетоны). Легкие пески получают дроблением пористых горных пород ( пемза, туф) или изготавливают специально. Например, перлитовый песок получают термическим вспучиванием вулканических стекол; керамзитовый – обжигом глиняного сырья. Эти пески применяют для теплоизоляционных и акустических растворов и бетонов.

По размерам частиц песок делится на:

Присутствие в песке пылеватых и особенно глинистых примесей снижает прочность и морозостойкость бетонов и растворов. В природном песке пылеватых и глинистых примесей должно быть не более 3% по массе, причем содержание собственно глины не должно превышать 0,5%.

Присутствие в песке органических примесей замедляет схватывание и твердение цемента и тем самым снижает прочность бетона или раствора.

КРУПНЫЕ ЗАПОЛНИТЕЛИ

В строительстве применяют крупный заполнитель в виде смеси фракций, обеспечивающей минимальную межзерновую пустотность, или в виде отдельных фракций при условии последующего их смешения в заданных соотношениях. Чем меньше межзерновая пустотность, тем меньше расход цементно-песчаного раствора ( а, в конечном счете, цемента), заполняющего в бетоне пустоты между зернами заполнителя.

Вредными примесями в крупном заполнителе, как и в песке, являются органические, пылеватые и глинистые. Особенно вредна глина на поверхности заполнителя, так как в этом случае она препятствует его сцеплению с цементным камнем. Количество пылеватых, глинистых и илистых примесей, не должно быть более 1 – 3% в зависимости от вида заполнителя и класса бетона. Глина в виде комков снижает морозостойкость бетона, поэтому ее присутствие недопустимо.

В крупном заполнителе не должно быть зерен, содержащих активный ( атмосферный) кремнезем, так как это может со временем вызвать разрушение бетона.

В зависимости от насыпной плотности ( Р_нас)

и структуры зерен крупного заполнителя различают заполнители:

используемые для тяжелого бетона

используемые для легкого бетона

Плотные заполнители

К плотным заполнителям для тяжелого бетона относятся:

• гравий, получаемый из природных залежей ( его обработка заключается в сортировке по фракциям и промывке);
• щебень, получаемый дроблением горных пород ( гранит, известняк, мрамор и др.) или крупных фракций гравия.

Щебень получают дроблением массивных плотных горных пород на куски размерами 5 – 70 мм. Зерна щебня – угловатой формы и с более развитой, чем у гравия, шероховатой поверхностью. Благодаря этому сцепление с цементным камнем у щебня выше, чем у гравия, поэтому для приготовления высокопрочных бетонов предпочтительно применять щебень.

Гравий представляет собой осадочную горную породу в виде скопления зерен размерами 5 – 70 мм округлой формы и с гладкой поверхностью. В гравий входит некоторое количество песка. При содержании песка 25 – 40% материал называют песчано-гравийной смесью.

За счет того, что зерна гравия имеют гладкую поверхность, то бетон с использованием гравия имеет лучшую удобоукладываемость ( существенно снижается трение между зернами заполнителя). Это качество особенно важно, например, при обустройстве бетонных стяжек полов.

По крупности зерен щебень и гравий разделяют на следующие фракции:

Виды заполнителей

Общая масса дополнительных веществ в смеси доходит до 80%.

Видовое различие заполнителей основано на двух параметрах:

размер фракции материала;
предназначение присадки.

Есть отличия и по происхождению заполнителей:

природные вещества;
искусственное (термообработанное) сырье;
отходы промышленного производства;
переработанные отходы.

Природные компоненты и отходы производства практически не изменяют свойств бетона. Искусственно созданные, наоборот, влияют на его твердость, пластичность, скорость затвердевания и другие качества.

Классификация бетонов

В зависимости от степени стойкости к нагреву все жаростойкие бетоны можно разделить на такие группы:

1. Жароупорные. Переносят температуры до +700 градусов и не портятся от кратковременного нагрева до +1500 градусов. Обычно в их состав входят портландцемент, шлакопортландцемент.
2. Огнеупорные. Предназначены для конструкций, служащих при температурах до +1000 градусов. Выдерживают краткосрочный нагрев до +1800 градусов. В состав вводят жидкое стекло, глиноземистые вещества.
3. Высокоогнеупорные. Могут применяться при температурах до +1800 и более. Среди составляющих присутствуют крошка шамотного кирпича, диатомовый бой и т.д.

Существует классификация бетонов по их структуре:

1. Легкие поризованные (марки D300-D1800). Наполнители в таких материалах: пористое сырье типа перлита, керамзита, вулканического туфа. Еще в состав могут вводиться пенообразователи, уменьшающие массу монолита.
2. Ячеистые. Обычно применяются в качестве жаропрочной теплоизоляции. Реализуются в форме блоков или готовых конструкций.
3. Плотные. Представляют собой разновидность тяжелых бетонов с повышенной жаростойкостью.

По предназначению материал может быть конструкционным (прочностью около М50), теплоизоляционным (прочностью в пределах М14-М25) и теплоизоляционно-конструкционным (прочность – минимум М35).

При покупке смеси стоит обратить внимание и на ее маркировку по входящим в состав компонентам:

• ВГБС – высокое содержание глиноземных веществ;
• ШБ-Б – бетон с шамотным боем;
• САБТ — бутан-пропан техническая смесь;
• СБК – состав с корундом;
• ССБА – арматурная огнеупорная смесь;
• АСБС – алюмосиликатный бетон.

к содержанию ↑

Классификация

Наиболее популярными являются комплексные добавки, которые придают бетонной смеси сразу несколько характеристик. Но есть и вещества, отвечающие за одно или два-три свойства.

В соответствии с ГОСТ 24211-2008 Добавки для бетонов и строительных растворов. Общие технические условия

1 Добавки, применяемые для модифицирования свойств смесей, бетонов и растворов, в зависимости от основного эффекта действия подразделяют на классы, приведенные в 4.1.1-4.1.4.

1.1 Добавки, регулирующие свойства бетонных и растворных смесей:

1. пластифицирующие:
   1. суперпластифицирующие,
   2. пластифицирующие;
   3. водоредуцирующие:
2. суперводоредуцирующие,
3. водоредуцирующие;
   1. стабилизирующие;
   2. регулирующие сохраняемость подвижности;
   3. увеличивающие воздухо- (газо) содержание.

1.2 Добавки, регулирующие свойства бетонов и растворов:

1. регулирующие кинетику твердения:
   1. ускорители,
   2. замедлители;
      1. повышающие прочность;
      2. снижающие проницаемость;
      3. повышающие защитные свойства по отношению к стальной арматуре;
      4. повышающие морозостойкость;
      5. повышающие коррозионную стойкость;
      6. расширяющие.

1.3 Добавки, придающие бетонам и растворам специальные свойства:

1. противоморозные:
   1. для «холодного» бетона,
   2. для «теплого» бетона;
2. гидрофобизирующие;
3. фотокаталитические.

(Измененная редакция, Изм. N 1).

1.4 Минеральные добавки

1.4.1 Минеральные добавки в зависимости от характера взаимодействия с продуктами гидратации цемента подразделяют на типы;

1. тип I — активные минеральные;
2. тип II — инертные минеральные.

1.4.2 Активные минеральные добавки подразделяют на следующие группы:

1. обладающие вяжущими свойствами;
2. обладающие пуццолановой активностью;
3. обладающие одновременно вяжущими свойствами и пуццолановой активностью.

2 Условное обозначение добавки должно содержать наименование добавки и класса, к которому она относится.

Стандартная классификация выделяет шесть основных групп добавок для бетона:

1. суперпластификаторы. Повышают подвижность бетонной смеси, увеличивают ее прочность, снижают расход цемента;
2. ускорители набора прочности. Уменьшают сроки отвердения бетона;
3. регуляторы подвижности. Помогают сохранить бетонную смесь в жидком состоянии для перевозки или использования в жаркую погоду;
4. добавки с противоморозным эффектом. Позволяют работать с бетоном при минусовых температурах (от -15°С до -25°С в зависимости от характеристики примешиваемого материала);
5. модификаторы. Универсальные вещества, позволяющие изменить сразу несколько характеристик, в том числе, увеличивают класс прочности до B80, при применении цементов марки 500;
6. улучшающие самоуплотняемость. Позволяют эффективно бетонировать тонкостенные конструкции или постройки, где используется много армирующих элементов.

Виды добавок

К добавкам в разные виды бетонных смесей относят пластификаторы, ускорители и замедлители отвердения, составы для увеличения жаро- и морозостойкости, суперпластифицирующие смеси для отливок с преднапряжённым армированием, и наборы веществ для конструкционного железобетона.

Номенклатура таких добавок включает в себя за сотню составов. Даже если у крупных строительных объединений нет своей научно-производственной базы для создания и испытания новых составов, к их услугам всегда специализированные лаборатории, где можно заказать разработку состава применительно к конкретному виду строительства. То есть с заданными свойствами.

Для морозостойких бетонов добавляются комплексные пластификаторы, сульфаты (в результате химических реакций с бетоном выделяют тепло), антифризы (обеспечивают процессы гидратации с цементом).

Водонепроницаемость обеспечивается введением в смесь парафинов, октадекановой или нафтеновой кислот, которые заполняют поры и не дают влаге проникнуть сквозь массу готового бетона. Особенно актуален бетон с такими добавками в стяжках, обеспечивающих одновременно с укреплением и выравниванием пола и межэтажную гидроизоляцию.

Для прочности добавляют хлористый кальций, мыльные растворы, фиброволокна.

Есть добавки, увеличивающие время схватывания. Их применяют, если нужно доставить готовую бетонную смесь на большое расстояние в тёплое время года, когда схватываемость раствора повышенная.

А если отливка представляет собой плоскую панель, в которую практически невозможно заложить армирующую сетку и применить для уплотнения смеси вибратор, то в бетон для таких отливок добавляется самоуплотняющаяся добавка, которая работает, обволакивая введённые в смесь наполнители, не оставляя места для газовых пузырьков. Особенно актуально введение таких добавок в заливку стяжки на пол для его выравнивания и гидроизоляции.

Популярные производители и средняя стоимость

На современном рынке строительных материалов наиболее часто встречается продукция российского, украинского и белорусского производства. К популярным брендам, производимым МБ, можно отнести:

• «Стромат»;
• «Альянс»;
• «Carrot»;
• «Апогей-Строй»;
• «Альфатэк» и прочие фирмы.

Возможность самостоятельно задавать мелкозернистому бетону желаемые характеристики обусловили его широкое распространение и популярность. С его помощью возводят бетонные конструкции, арки, различные тротуарные изделия и многое другое.