Бетон: свойства, классификация и маркировка

Сложно представить какой-либо строительный процесс, где не применялся бы бетон. Этот материал известен еще с древних времен. Сооружения, с применением искусственного каменного элемента использовались еще строителями в Древнем Риме и Месопотамии при возведении монументальных зданий.

Из чего состоит бетон?

Бетон относится к группе строительных материалов искусственного происхождения. Изготавливают его всего из 4-х компонентов — цемента, воды, щебня, песка. Самыми важными составными частями являются первые два элемента. Для повышения прочностных и качественных характеристик, а также в зависимости от условий, где он будет эксплуатироваться, добавляются различные наполнители. Соотношение всех составляющих зависит от фракций песка и щебня. Данный композиционный материал получается в результате формования и затвердения составляющих.

Свойства:

  • Прочность – это один из самых важных качественных критериев, по которым выбирается для строительства сырье. Как и его природный аналог (камень), он должен иметь увеличенный показатель сопротивления. То-есть, прочность просчитывается по определению предела сопротивления при сжатии. Этот показатель возрастает при физико-химических процессах, что происходят при соединении цемента с жидкостью и другими компонентами в благоприятной для этого среде. Реакция прекращается при полном высыхании либо, когда он замерзнет. Данные два процесса разрушительно влияют на качество стройматериала, ухудшая его характеристики;
  • Однородность – представляет собой важный фактор, влияющий на характеристики ингредиента. Для определения этого параметра образцы различных марок поддают контрольным испытаниям. Образцы твердеют при одинаковых условиях и в один отрезок времени. Прочность у каждого образца может отличаться, в зависимости от дополнительных наполнителей и самого качества цемента, а также соотношение остальных составляющих. Наличие пор, будет свидетельствовать об избытке жидкости, что в процессе затвердевания испарялась, недостаточном количестве цемента, или неоднородности бетонной смеси;
  • Плотность — от этого параметра зависит качество и долговечность. Это соотношение массы бетонного раствора с объемом (кг/м3). Такое сырье должно быть с высоким уровнем плотности. В нем не должно быть пор и других пустот.

Благодаря таким свойствам, успешно используется в строительной отрасли. Наполнители, которые добавляются в смесь, открывают широкие возможности по его применению при различных условиях, делая его незаменимым элементом многих строений.

Тонкости производства

Для того, чтобы изготовить бетон, не требуется каких-либо особенных навыков. Главное — строго соблюдать некоторые особенности несложной процедуры, чтобы в конечном итоге получить качественный раствор.

Один, из самых простых вариантов изготовления бетона – это добавление в него крупной фракции песка. Его применяют в качестве подложки под фундаменты. Воды идет совсем небольшое количество, до приобретения смесью достаточной густоты. Эта разновидность стяжки является отличной основой, защищающей фундамент от проседания. Если необходимо придать большей твердости, то здесь целесообразно использовать щебень фракции от 2 до 35 мм.

Есть ряд требований к составным частям стройматериала:

  1. Качество цемента – лучшим по своим свойствам считается портландцемент. Он содержит повышенный процент силикатов кальция (примерно 75-80%). Этот показатель отвечает за улучшенную адгезию и скрепление материалов. Он прекрасно выдерживает низкие температуры. Но, если на градуснике -16, не рекомендуется проводить работы с ним, в противном случае придется дополнительно добавлять в раствор другие ингредиенты. Если есть примеси в сырье, они обозначаются буквой «Д» на упаковке. Для частного строительства подходящим вариантом принято считать марку М500;
  2. Песок – лучшим считаются фракции от 1.5 до 5 мм. В нем не должно содержаться других примесей (мусор, остатки растительности). Перед соединением с другими частями, его рекомендовано пропустить через сито. Предпочтительнее использовать речной – в нем наименьшее количество лишних элементов. Альтернативой может быть искусственный песок, который получается при разбивании горных пород;
  3. Щебень – оптимальным вариантом считается измельченные горные породы. Нельзя использовать речную гальку, так как она на протяжении длительного времени полировалась водой, что уменьшает ее сцепление с раствором;
  4. Вода – этот элемент не должен содержать щелочи либо кислот. Необходимо применять только ту, которая подходит для питья (озерная и речная имеют много примесей).

Иногда, можно добавить немного гашеной извести. К этому прибегают, когда необходимо выровнять поверхность стяжки. Для придания дополнительной вязкости добавляются пластификаторы. В этом случае, следует снизить объем добавляемой жидкости.

Виды стройматериала

Сырье делится на 2 типа. Первый рассчитан на наружные работы, второй — на работы внутри помещений.

Для наружных работ используют:

  • Железобетон – конструкция включает в себя арматуру. Он может выдерживать низкие и высокие температуры (от -45 до +60);
  • Силикатный – изготавливают из кремния и извести, иногда включается в содержание немного кремнезита или кварца. Наполнителем для него служит песок. Изготовление подразумевает под собой обработку компонентов в паровой печи, при температуре 175°С (метод автоклавирования);
  • Гидротехнический – обладает высокой устойчивостью к воздействию влажной среды. Чаще всего встречается в строениях, расположенных в болотистой местности;
  • Асфальтобетон – в его структуре, кроме прочего присутствует битум, минеральный порошок и щебенка. Ингредиенты просушиваются отдельно, а перед смешиванием они поддаются нагреву до 150 градусов. В основном, этот вид встречается в дорожных покрытиях и кровле некоторых домов;
  • Керамзитобетон – подходит для конструкций, где необходимо уменьшить их вес. Главным компонентом является керамзит. Еще один его плюс — снижение расходов на строительство;
  • Туфобетон – из него производят плиты перекрытий, и строят стены в некоторых помещениях;
  • Перлитобетон – предназначен для декоративных отделочных работ и оград.

Для работ внутри зданий применяют другие разновидности, отличные по составу от первых:

  • Пластбетон – главный элемент заменяют органическим полимером. Им заливают полы в общественных зданиях и на промышленных предприятиях;
  • Гипсобетон – в нем содержится строительный гипс, камень, иногда солома или дерево;
  • Ячеистый – применяют для утепления зданий. К этому виду относятся пено/газобетон.

Кроме этого, на предприятиях металлургической промышленности, при строительстве мартеновских печей, фундамент возводят из жаростойкого бетона.

Классификация и маркировка бетона

Существуют 2 показателя, по которым можно определить твердость – это класс и марка. Сама по себе прочность имеет свойство меняться, то-есть постепенно затвердевает. Это действие длится около месяца. Как раз, по прошествии 28 дней, состав достигает проектной твердости. Полезные свойства зависят от процентного соотношения компонентов – чем оно меньше, тем ниже пластичность. Если добавляется больше воды, возрастает коэффициент подвижности, но это идет в ущерб надежности. Класс бетона обозначают буквой «В». Около нее, всегда проставляется цифра, что означает давление, которое способны выдерживать марки бетона. Показывает количество цемента буква «М», к которой также пишутся цифры от 50 до 1000 – это предел прочности на сжатие (кгс/см2). Чем выше этот показатель, тем длиннее срок службы.

Характеристика:

  • Легкий – не больше 1800 кг/м3;
  • Тяжелый от 1800 до 2500 кг/м3;
  • Особо тяжелый – 2500 и более кг/м3.

Легкий применяется для стяжек, легких конструкций. Более тяжелый — при заливке прочных фундаментов, возведении мостов, колонн, дамб и прочего.

Чем защитить?

Под воздействием неблагоприятных факторов, погодных условий и времени, практически все материалы имеют свойство деформироваться или разрушаться, бетонные сооружения – не исключение. К таким процессам относится возникновение трещин, разломы. Особенно, подвергаются разрушительным процессам бетонированные конструкции под воздействием влаги, низких температур, солей, щелочей, кислот. Поэтому, для повышения номинальной прочности, устойчивости к морозам и коррозии (армированные конструкции) защиты от пагубного воздействия других факторов применяют различные защитные пропитки, а также делают влагостойкий поверхностный слой. Каждый из методов обладает множеством плюсов, но не лишен и недостатков.

Защитные пропитки

В первом случае поверхность глубоко пропитывается смесью, которая состоит из кремнийорганических составов. Пропитка гидрофибизирует бетонированную наружность. При этом, площадь угла смачивания сокращается. Недостатком является то, что поры остаются открытыми. Защитное действие составляющих, что входят в структуру смеси, с течением времени слабеет. Это объясняется тем, что они приобретают растворимую силикатную форму.

Самым оптимальным методом, известным на сегодняшний день, считается пропитка блок-сополимерами. Ее состав также включает в себя кремнийорганические олигомеры, акрилаты, что отличаются хорошей устойчивостью к щелочной среде. Кроме этого, построение, обработанное этим раствором устойчиво к коррозийным повреждениям (армированные элементы), приобретает значительную стойкость к механическим повреждениям при сжатии и повышенную морозостойкость, водонепроницаемость.

Влагостойкий поверхностный слой

Второй способ защиты бетона образует на поверхности пленку, препятствующую проникновению влаги. Состоит из эпоксидных, поливинилхлоридных, полиуретановых и полиэфирных смол. Эти компоненты препятствуют также паропроницаемости, что является недостатком. Еще одним неприятным моментом, является разрушение цементного покрытия.

Если земля перенасыщена влагой, то часто при возведении фундамента устанавливается гидроизоляция. Материалами служат раствор с рубероидом и битумной либо сделанной из извести мастикой. Пустое пространство, как правило, засыпается керамзитом. Когда возникает необходимость не допустить проникновение капиллярной влаги в основание, применяют гидростеклоизол.

Защита бетона в сухих грунтах предусматривает всего лишь битумную отделку в несколько слоев. Также, рекомендуется засыпать под фундамент, в качестве базиса, прошедшую специальную обработку щебенку. А, если в местности где возводится дом наблюдается высокий уровень грунтовых вод, то в данном случае необходимо установить дренаж.

Защита от промерзания

Не менее важно обеспечить постройке защиту от промерзания, особенно в условиях холодного климата. При кладке основы для здания учитывается линия промерзания грунта, высота снежного покрова. Его закладывается ниже этого уровня. Кроме этого, нужно заложить каркас из арматуры, это защитит фундамент от губительного разрушения. Есть и дополнительные меры – покрытие базиса полиэтиленовой пленкой или машинным маслом, укрыть верхний шар земли вокруг постройки (пенопласт, керамзит, шлак). И, наконец, более легкий вариант – это покрытие антисептическим гидрофибизирующим лаком. Он является однокомпонентным (изготавливается из полимеров), быстро впитывается и сохнет, красиво выглядит – имеет широкую гамму расцветок, может быть с блеском или матовым, обладает довольно высокой паропроницаемостью. Лак дает возможность защитить покрытие от коррозии, от деформаций в результате воздействия морозов и влаги. Он характеризуется повышенной стойкостью к агрессивным средам (неорганические и органические кислоты). Пропитка наносится при помощи пульверизатора. Если требуется нанести лак несколько раз, то это можно сделать по мокрому слою, не дожидаясь его высыхания.

Реставрация

Иногда, необходимо не только защитить, но и реставрировать бетонную конструкцию. Сделать это можно при помощи пенетрирующей гидроизоляции. Она имеет проникающее и защитное действие. Используется в бетонированных подвалах, на опорах мостов, тоннелях, резервуарах, бассейнах. Состоит из высокомарочных цементов, кварцевого песка и ХАЧ (химически активная часть). Обладает водоудерживающей способностью до 97%, коэффициент твердости возрастает более чем на 20%, защищает от влияния холода, газовой коррозии, увеличивает характеристики прочности. Проникает в поверхность и поры на глубину до 15 см. Марка морозостойкости F300-400. Смесь отлично себя зарекомендовала при обработке емкостей для хранения нефтепродуктов и в условиях агрессивных сред.