Как влияют на бетон

Обновлено: 13.05.2024

Насколько вреден бетон для здоровья? Правда и выдумки

Состав бетона

Бетон – это комплексный материал, состоящий из нескольких компонентов. Кстати, составы, напоминающие современный бетон, использовались еще строителями Древнего Рима. Современные производители, например, завод Балтийский Бетон, используют более сложные технологии, но общий состав почти всегда одинаков:

Цемент;
Наполнитель в виде песка или щебня;
Вода;
Присадки и добавки, обеспечивающие различные специфические свойства раствора (повышенная пластичность, морозостойкость и т.д.).

Наиболее подозрительными, с точки зрения безопасности, компонентами в составе бетона являются – цемент и добавки. Однако сразу же отметим, что и цемент, и добавки находятся в растворе в связанном состоянии, что исключает их химическое взаимодействие с окружающей средой (с поправкой на вялотекущую коррозию, конечно).

В чем проблема цемента?

Потенциальный вред цемента кроется в наличии в нем асбеста. Асбестовая пыль (порошок) – крайне опасна в случае попадания в дыхательные пути. Однако, реальные проблемы со здоровьем из-за данного компонента у вас могут наступить только в том случае, если вы дышите асбестовой пылью на регулярной основе, например работая на цементном заводе.

Если вы раз в год замешиваете бетонный раствор для ремонта на даче, то волноваться вам не о чем, так как вы вряд ли сумеете вдохнуть большое количество цементной пыли ,если не будете сознательно к этому стремится.

С точки зрения готовой бетонной конструкции (стен, ЖБИ), асбест не представляет никакой угрозы по причине, указанной выше.

Добавки в состав

Здесь все сложнее, так как добавки бывают разные. Оценить их реальную опасность можно только в том случае, если известен конкретный состав бетона. Впрочем, ни один производитель строительных смесей и бетонных растворов не использует всерьез опасных добавок.

Потенциально опасные компоненты, конечно, могут быть, но они присутствуют в растворе в несвободном виде и в малых концентрациях. Иными словами – по этому поводу волноваться так же не стоит.

Что, совсем никаких проблем от цемента?

Не совсем. При использовании некачественных компонентов во время приготовления бетонного раствора (это, кстати, относится и к щебню) можно получить состав с относительно высоким уровнем радиационного фона. Такие явления большая редкость, но несколько раз случались.

Следующий момент – способность свежего бетона поглощать влагу. Как следствие, внутри помещений бетонной конструкции некоторое время может быть очень сухой воздух. Теоретически, это чревато проблемами у астматиков, курильщиков, аллергиков и людей с болезнями дыхательных путей. Устраняется регулярным проветриванием, или проходит само с течением времени.

Так же бетонный раствор не самым положительным образом влияет на состояние кожи при прямом контакте, именно поэтому, работы с бетоном следует проводить как минимум в перчатках, а лучше в полном комплекте спецодежды.

В остальном, бетон химически инертен, не является благоприятным материалом для развития микроорганизмов, долговечен и совершенно не горюч. В сочетании с низкой стоимостью, эти обстоятельства делают бетон одним из самых эффективных и дешевых материалов в строительстве.

Влияние модуля крупности песка на прочность бетона

Современное строительство, которое способно производить большое количество долговечных износоустойчивых сооружений, оперирует таким материалом как бетон. Одним из основных и незаменимых компонентом, которого является песок. По назначению составляющие вещества делятся на вяжущие (цемент, вода) и наполнители (песчаные, щебневые, гравийные, керамзитные).

Из чего состоит бетон?

Стандартное бетонное тесто выглядит, как:

100 % = 80 % наполнитель + 20% вяжущее вещество

Для вычисления песочно-щебневой пропорции, применяется следующая формула:

Песок/Щебень = 1,1×П×Yпес./Yщеб., где

П— относительная пустотность щебня

Yпес. — плотность песка

Yщеб. — плотность щебня.

Бетон по заданным характеристикам производится из определенных марок цемента и его расхода:

Если крупный наполнитель может быть выбран из ассортимента взаимозаменяемых или дополняемых элементов, то мелкому виду трудно найти замену.

Песок — одна из самых распространённых горных пород на планете, этим обеспечена доступность и дешевизна материала. Основные характеристики вещества: размер, насыпная плотность, количество и виды примесей. Для бетона в лучшем варианте применяются разные фракции. Мелкие и крупные песчинки обеспечивают тщательное заполнение пустот между крупным заполнителем.

Модуль крупности песка (Мкр)— средний размер зерна, присутствующего в партии. Другими словами, это количество зерен конкретной фракции. От модуля зависит потребляемый объём рыхлого материала, состав раствора, результат работы, впоследствии — качество и срок эксплуатации сооружением. Определенные цифры модуля влияют на требуемое количество воды в растворе. В случае увеличения в пропорции воды раствор быстро растрескивается.

Как определяется модуль крупности песка?

Сортировка сырья производится при помощи вибросит. В прочном вибрирующем корпусе располагается несколько сит, которые имеют определенные диаметры ячеек (от 0,15 до 50 мм). Величина модуля не связана с размером зерна в миллиметрах. Рассчитывается по следующей формуле:

(Х ×Vх+Y ×Vу+Z ×VZ):100%= Мкр, где

Х, Y, Z — процентное соотношение количества оставшегося (не просеявшегося) вещества с каждого сита

Через сколько дней бетону не страшен мороз.

Да, свежеуложенному бетону мороз опасен. И, прежде всего из-за влияния низких температур на процессы схватывания и твердения цементов. Бетон очень чувствителен к холоду. Это сказывается прежде всего на времени схватывания и скорости твердения. Так, например, при снижении температуры с 20 до 5? С схватывание бетона замедляется в 2 – 5 раз. Но особенно резко проявляется это замедление при дальнейшем снижении температуры – до 0? С. Однако если восстановить нормальную температуру выдерживания, то твердение вновь принимает обычные темпы. А если температура бетона опустится до 0? С? Твердение прекращается полностью. Это объясняется тем, что при замерзании бетона содержащаяся в нем свободная вода замерзает, а образование цементного камня замедляется. Следовательно, прекращается и твердение бетона. Замерзая в бетоне, вода увеличивается в объеме на 9%.

В результате этого в порах бетона развивается большое давление, которое вызывает разрушение структуры еще не затвердевшего бетона. Скопившаяся на поверхности зерен крупного заполнителя вода при замерзании образует тонкую ледяную пленку, которая отделяет поверхность заполнителя от соприкосновения с цементным тестом. В результате ухудшается монолитность бетона. Если заморозить бетон в раннем возрасте, то лед разрушит многие кристаллики цементного клея. Если затворение бетона было проведено до замораживания, а твердение бетона еще не началось, то оно не начнется и после замерзания. Но если твердение началось, то оно приостанавливается, пока свободная вода в бетоне будет оставаться в виде льда. При оттаивании бетона замерзшая свободная вода превращается в жидкость, и твердение бетона возобновляется. В нем происходят те же процессы, что и до замерзания, но уже при изменившейся структуре. Эти изменения в структуре бетона уменьшают его прочность и сцепление бетона с арматурой. Конечная прочность бетона будет тем ниже, чем раньше бетон подвергся замораживанию.

Наиболее опасное замерзание бетона в период схватывания цемента. Для бетона также вредно и многократное замерзание и оттаивание его в начальный период твердения (оттепели и заморозки).

ВОЗМОЖНО ЛИ ЗИМНЕЕ БЕТОНИРОВАНИЕ?

Да, и это доказывают работы российских ученых С. А. Миронова В. П. Сизова и И. Г. Совалова, разработавших и внедривших в практику теорию и способы зимнего бетонирования.

Речь идет о создании нормальных условий твердения бетона зимой. Это значит, что в течении срока, который определяется достижением заданной прочности бетона, нужно поддерживать необходимую температуру и влажность, используя для этого внутреннее тепло бетона или дополнительно обогревать твердеющий бетон.

Как всегда, все начинается с бетонной смеси, приготовление которой в зимних условиях является очень ответственной операцией. В первую очередь нужно тщательно проверить качество и состояние сырьевых материалов. Так, например, песок, щебень и гравий не должны быть загрязнены и смешаны со снегом и льдом. Поэтому их складируют на сухих возвышенных местах, под навесами или в закрытых помещениях. Конечно, нельзя допускать, чтобы при хранении цемента в него попадал снег.

Готовить бетонную смесь надо в обогреваемых помещениях. Внутренний запас тепла в бетонной смеси создают, подогревая ее составляющие. Нагрев заполнителей может быть одноступенчатым, когда одновременно материалы оттаивают и подогревают, и двухступенчатым, когда на одних установках заполнители предварительно оттаивают, а на других – подогревают до расчетной температуры (40? С). Одновременно в резервуарах паром нагревают воду до заданной температуры – от 30 до 80? С. Цемент и тонкомолотые добавки подогревать запрещается. Что касается арматуры, то она должна быть очищена от снега и льда и разогрета горячей водой или паром. Температура составляющих бетонной смеси в момент загрузки в бетономешалку должна быть такой, чтобы обеспечить заданную температуру бетонной смеси при выходе из бетономешалки и укладки в форму – не менее 5? С.

Итак, бетонная смесь готова. Но ее нужно транспортировать до места укладки с минимальными теплопотерями. Потери тепла при самой перевозке бетонной смеси меньше, чем при перегрузочных операциях. Поэтому в зимнее время ее доставляют на место укладки без перегрузки. При этом надо следить, чтобы транспортная тара была утеплена и обогревалась. Если бетонная смесь транспортируется в кузове автосамосвала, то кузов укрывают брезентом или обогревают отработанными газами. Это позволяет создать над бетонной смесью тепловую завесу. При транспортировании бетонной смеси в бадьях и бункерах их накрывают деревянными утепленными крышками; снаружи утепляют войлоком и затем обшивают фанерой. При насосном транспорте бетона утепляют как помещения, где установлены бетононасосы, так и бетоноотводы.

БЕТОН УКЛАДЫВАЮТ НА МЕСТО

На месте бетонную смесь укладывают в опалубку из деревянных и металлических щитов, в соответствующую форме будущей конструкции. В опалубку устанавливают стальной каркас – арматуру.

Укладывать бетонную смесь на место желательно как можно быстрее и без перерывов. Мы знаем, что твердение бетона зависит от химических реакций цемента с водой. А основную роль в этом будут играть тепло и вода! Поэтому в зимнее время при низких температурах опалубку утепляют, а сразу же после окончания бетонирования щитами и матами утепляют и верхнюю, открытую поверхность бетона. Мы уже говорили, что в России разработаны и внедрены в практику способы зимнего бетонирования. Наиболее эффективными из них являются способы термоса, электронагрева и паропрогрева.

По способу термоса бетон твердеет под «шубой» – слоем теплоизоляционных материалов (шлака, опилок, камышита и др.). Эти материалы плохо проводят тепло. Поэтому бетонная смесь почти не теряет тепла, которое оно получила при изготовлении. Кроме того, при твердении цемент так же выделяет тепло. Во многих случаях количество тепла оказывается достаточным, чтобы во время остывания бетон приобрел необходимую прочность. Эта прочность позволяет распалубливать, конструкцию, уже не боясь замораживания. В этом случае после оттаивания бетон не разрушится. Способ термоса является наиболее экономичным и простым. Для его реализации не требуется специального оборудования. Но этот способ применим только при бетонировании массивных конструкций, так как тонкостенные конструкции очень быстро остывают.

Если в установленные сроки способом термоса нельзя достичь требуемой прочности бетона, рекомендуется применять искусственный обогрев бетона электрическим током или паром. Электронагрев заключается в том, что свежеуложенный бетон вводят металлические электроды, через которые пропускают электрический ток. Электрическое сопротивление свежеприготовленного бетона, уложенного в опалубку, увеличивается по мере затвердевания бетона. Электрический ток, протекающий по бетону, будет вызывать его прогревание и твердение: чем больше будет сопротивление, тем выше будет напряжение тока. Температура бетона должна быть не выше 60 С . При изготовлении железобетонных конструкций в качестве электродов используют арматуру.

Способ паропрогрева заключается в следующем. В опалубке с внутренней стороны вырезают каналы и через них пропускают пар. Можно так же изготовить двойную опалубку и вводить пар в промежутке между ее стенками. Иногда пар пропускают по трубам, уложенным внутри бетона. Нагревать бетон до 50 – 80? С. Благодаря высоким температурам, которые создаются при паропрогреве бетона, и при благоприятных влажностных условиях твердение бетона значительно ускоряется: например, через двое суток можно получить такую прочность, которая достигает бетон после семисуточного твердения в нормальных условиях. Паропрогрев бетона требует больших дополнительных затрат. Это его недостаток. Способ паропрогрева рекомендуется для тонкостенных конструкций.

Добавил(а): Альбина Дарецкая 2 августа

Прочность и долговечность любого здания зависит от фундамента, который служит ему опорой. В настоящее время самым востребованным в строительстве является бетонное основание, способное выдержать вес тяжёлой постройки. Поскольку после окончания строительства дома несущую конструкцию будет сложно ремонтировать, очень важно правильно залить фундамент, чтобы не допустить его проседания в грунт, а также образования на нём трещин и других дефектов.

При какой температуре можно заливать фундамент

Планируя сооружение несущей конструкции, необходимо учитывать погодные условия, марку и качество цемента. Немаловажную роль для обеспечения крепости бетона играют специальные добавки, позволяющие снизить температуру кристаллизации воды, а также поддержка оптимального рабочего режима в период затвердевания фундамента. После заливки основание схватывается в течение суток и далее набирает прочность за 28 дней. Стандартным для создания основания считается температурный диапазон от + 3 до + 25 °C. Известно, что чем теплее на улице, тем быстрее высыхает раствор, однако жара может быть опасна для свежего бетона.

Если при температуре от + 5 до 15 °C состав схватывается естественным образом, отдавая тепло окружающей среде, то в слишком жаркую погоду этого не происходит. В таких условиях бетонный каркас может начать формироваться, когда объём материала ещё увеличен. Остывая, поверхность начинает оседать, а уже образовавшаяся кристаллическая структура препятствует этому процессу. В результате из-за внутреннего напряжения фундамент может покрыться усадочными трещинами через 4–12 часов после заливки. Чтобы основание не крошилось при температуре больше + 25 °C, стоит использовать быстротвердеющий портландцемент, который через 5–6 часов заливки нужно полить водой и затенить старыми тряпками, картоном или опилками. Для замедления гидратации допустимо вводить модифицирующие добавки и пластификаторы. При появлении трещин требуется повторная трамбовка.

В жаркую погоду фундамент может покрыться трещинами

Можно ли заливать фундамент зимой

Самым благоприятным временем для сооружения несущей конструкции считается период с апреля по ноябрь. Однако ситуация может сложиться так, что заливку понадобится проводить зимой, ведь в некоторых регионах России лето практически отсутствует. Современные строительные технологии позволяют создавать прочные основания даже в холода. Возведение фундамента зимой особенно актуально на шатких грунтах. Дождавшись их промерзания, можно выкопать отличный котлован. Кроме того, на закупке строительных материалах не в сезон можно сэкономить определённую сумму. Чаще всего зимой возводятся ленточные основания с использованием бетонных блоков и конструкции из бетонных свай, предназначенные для лёгких деревянных объектов.

По разным оценкам за последние пять лет доля зимнего бетонирования в общем объёме строительства колеблется от 10 до 17%. Это солидный куш для производителей и поставщиков строительной химии, и, в частности, тех добавок, которые должны обеспечить эффективность процесса при отрицательных температурах. С другой стороны, именно производители повлияли на рост зимнего строительства. Интерес тут взаимный.

Как цементный раствор ведёт себя в морозы

Планируя зимние работы, стоит помнить, что обычный бетон для них не годится. В мороз допустимо применять только цемент со специальными присадками и модифицирующими добавками. Последние снижают расход воды примерно на 10–15%. При влажности воздуха в 60% и выше использовать модификаторы не рекомендуется, к тому же стоит помнить, что они могут вступать в реакцию с некоторыми металлами. Для обеспечения прочности конструкции бетон нужно прогревать в первые двое суток после заливки. Нужный температурный режим смеси может поддерживаться с помощью:

термических пушек;
специального греющего провода, укладываемого при заливке бетона;
электродов (арматурных прутьев), на которые подаётся напряжение.

Существует также способ прогрева бетонной смеси с помощью сварочного аппарата, но он по своей сути сводится к использованию электродов и применим только при небольших объёмах заливки.

Подогревать разрешается только воду и наполнители, но не цемент, иначе он утратит свои качества.

Для зимних работ необходим бетон со специальными присадками

Обычно в регионах РФ не применяют раствор с температурой выше 21 ºC, с учётом того, что в атмосферу уйдёт 4,5–5 ºC. Поэтому для рабочего состава жидкость нагревается до 32 ºC. Более горячую воду сначала размешивают с наполнителями, а потом порционно — с цементом.

Возможна ли заливка бетона в мороз без подогревания

О том, можно ли заливать фундамент в холодную погоду без подогрева следует поговорить отдельно. Даже колебания температуры от +5 до 0 °C для бетонного раствора считаются зимними. В холодное время года при бетонировании важно обеспечить плавное затвердевание раствора не менее, чем на 60%. Это гарантирует сохранность структуры основания и его дозревание, когда придёт оттепель.

Однако прочность фундамент наберёт только при плюсовой температуре раствора, поэтому без искусственного подогревания для строительных работ нужно выбрать погожий зимний денёк. Немаловажное значение имеет и состав цемента: в так называемый холодный бетон входят противоморозные добавки, понижающие температуру замерзания воды. Для этих целей применяются хлористые калий и натрий в концентрации от 2 до 15%. Используя противоморозные модификаторы, демонтировать опалубку с раствором М200 можно уже при 40% прочности, М400 — при 20% и М300 — при 30%.

Когда можно заливать фундамент весной

Тем, кто решил заняться сооружением фундамента ранней весной (до апреля), следует проявить осторожность. Сначала нужно дождаться оттаивания грунта и тепла, когда ночью температура не опускается ниже 0 °C. Также необходимо учитывать «просушку» дорог, длящуюся один-два месяца, во время которой тяжеловесной технике (автобетононасосам, шаландам, тонарам и прочим машинам) ограничивают движение по областным дорогам. Без перечисленного транспорта возвести монолитный фундамент невозможно. С апреля стоимость расходных материалов начинает расти.

Весной дороги размывает, поэтому тяжеловесная техника по ним пройти не сможет

Непоправимый ущерб конструкции могут нанести неожиданные заморозки, поэтому когда прогноз погоды нестабилен, а работы уже запланированы, рекомендуется подстраховаться приобретением противоморозных наполнителей. Даже при температуре воздуха +23 °C нормативную прочность бетон набирает только через три недели. При более низких температурах сроки заметно увеличиваются, в итоге с закладкой стен после заливки спешить нельзя.

Как показывает практика, дом, возведённый на голом грунте, стоит считаные годы. При отсутствии основания нижние блоки или деревянные венцы разрушаются из-за деформации почвы.

Можно ли заливать фундамент в дождь

В настоящее время дождь не повод для прекращения бетонирования, как это было в недалёком прошлом. Используя несложное оборудование и подходящую марку цемента, можно заливать фундамент и в сырую погоду. Сама по себе вода не оказывает негативного воздействия на раствор, просто до его застывания может произойти размывание и нарушение пропорций. Поэтому всё зависит от силы осадков.

Если площадку не заливает ливень, то для продолжения работы будет достаточно навеса. От мелкого дождя защитит обыкновенная полиэтиленовая плёнка, которую нужно использовать с осторожностью, потому что бетон застывает только на свежем воздухе. Разумеется, в тёплую и солнечную погоду раствор лучше насыщается углекислой кислотой и быстрее затвердевает, образуя прочное основание. Но и в сооружении фундаментов в дождь тоже есть свои плюсы, поскольку бетонная смесь становится более прочной при 80% влажности.

Полиэтиленовую пленку нельзя долго держать на поверхности, поскольку бетон не застывает без притока свежего воздуха

Как работать во время осадков

Главные требования к проводимым работам по заливке фундамента в дождь:

Содержание в растворе цементов М400, М500 и М600, созданных для работ при контакте с влагой.
Правильно подобранный способ укладки бетона. Необычная форма основания или его заглубление предполагает использование специальной техники, не допускающей образования пустот и вытесняющей лишнюю жидкость.
Использование гидроизоляции, которую можно снять не раньше двух-трёх дней.

Современный рынок предлагает широкий ассортимент строительных смесей с различными параметрами. Выпускаются быстро застывающие и долго застывающие составы, а также бетон с противоморозными добавками. Но заливка фундамента в экстремальных погодных условиях — это риск, который всегда нужно учитывать. При низкой температуре в основании могут образоваться трещины, а при осадках — размывание. Всё это может негативно сказаться на прочности конструкций.

Конечно же, для только что уложенного бетона низкие температуры совсем некстати, так как они оказывают плохое воздействие на сцепление и твердение цемента. Для бетона довольно ощутимым является сильный холод, который, в свою очередь, влияет на длительность схватывания и быстроту твердения. К примеру, при понижении температуры с двадцати до пяти градусов по Цельсию процесс схватывания бетона делается длиннее в два-пять раз. Однако ещё резче выражается замедление при дальнейшем понижении температуры – до нуля градусов. Тем не менее, при воссоздании нормальной температуры выдерживания процесс твердения стабилизируется. Что же будет при температуре ноль градусов по Цельсию?

Процесс твердения останавливается, это происходит из-за того, что при замерзании бетона имеющаяся в нем незанятая вода застывает, а формирование цементного камня прекращается. Это означает, что кончается и твердение бетона. Застывая в бетоне, вода увеличивается в объеме на девять процентов, после чего в порах бетона создаётся высокое давление, вызывающее разрушение структуры еще не твёрдого бетона. Накопившаяся на поверхности зерен крупного заполнителя вода при застывании формирует тонкую ледяную пленку, отделяющую поверхность заполнителя от соприкосновения с цементным тестом. После чего ухудшается монолитность бетона. При заморозке раннего бетона лед может сломать многочисленные кристаллики цементного клея. Если затворение бетона прошло до замораживания, а процесс твердения бетона не начался, то его не последует и после замерзания. Однако если твердение стартовало, то оно задерживается до тех пор, пока незанятая вода в бетоне будет застывшей. При оттаивании бетона замерзшая незанятая вода станет жидкостью, и твердение бетона восстанавливается.

В нем начинаются те же действия, что и до замерзания, но уже при модифицировавшемся составе. Данные модификации в составе бетона снижают его прочность и сцепление бетона с арматурой. Финальная прочность бетона будет тем слабее, чем раньше бетон начал замораживаться.

Самое тяжелое замерзание бетона происходит при сцеплении цемента. Помимо этого бетону вредно и многочисленное замерзание и оттаивание его в первоначальный период затвердевания.

Прочность бетона: от чего она зависит

Более 6000 лет бетон используется человеком для возведения монолитных конструкций и строительства дорог.

Основное качество бетона, которое широко используется в строительстве — его прочность. Бетон по прочности сравним с камнем, но он значительно удобнее в работе: ему можно придать любую форму. Именно сочетание прочности и удобства обработки сделало его настолько популярным.

Но, если прочность камня очевидна изначально, прочность бетона зависит от многих факторов.

Технологические факторы, которые влияют на прочность бетона

Бетон начинается с цемента — порошкового вещества водного твердения, которое смешивают с водой и заполнителями. Затем полученную смесь укладывают в опалубку, после чего начинается длительный процесс отвердевания. Каждый из этих этапов влияет на прочность материала.

Активность цемента

От активности цемента зависит, насколько прочным получится бетон.

Справка

Активностью цемента называют предел прочности на сжатие цементных образцов в возрасте 28 суток. Этот параметр лежит в основе классификации цементов на марки.

Активность цемента связана со следующими факторами:

Таким образом, основа прочного бетона — свежий качественный, правильно смолотый цемент.

Водоцементное соотношение

Одним из важнейших параметров бетонной смеси является соотношение в ней воды и цемента.

В зависимости от количества воды и полученной консистенции, смеси подразделяются на жесткие и подвижные. Подвижные смеси делятся на 5 типов:

П1 — малоподвижные;
П2—П3 — универсальные;
П4 — подвижные смеси, не требующие уплотнения;
П5 — литьевые.

Подвижность смеси измеряется конусом Абрамса; в зависимости от осадки бетонного конуса по сравнению с первоначальным размером назначается класс по подвижности.

Чем меньше в смеси воды, тем, теоретически, более высокую прочность можно ожидать от бетона.

Реакции гидратации полностью обеспечиваются при в/ц = 0,3. Но при таком количестве воды получается очень жесткая смесь, которая требует серьезной обработки. В противном случае она не уплотнится, в бетоне останутся полости и крупные поры, которые снизят его прочность.

Добавление воды в бетонную смесь увеличивает ее подвижность; бетонная смесь становится более пластичной, самоуплотняющейся и укладывается без пустот, но излишняя вода отрицательно влияет на прочность, что можно видеть в таблице.

Оптимальное решение этого противоречия — добавление пластификатора в бетонную смесь:

Пластификатор увеличивает подвижность смеси на 1—2 пункта без добавления лишней воды и, соответственно, без снижения прочности.
Добавление пластификатора повышает прочность бетона, поэтому, используя заданную марку цемента, для получения бетона расчетной прочности можно снизить количество цемента, как минимум, на 10% (до 20%), что, учитывая цены на цемент, обеспечит существенную экономию.
Смеси с добавлением пластификаторов, благодаря своей подвижности, легко укладываются и уплотняются, в некоторых случаях не требуя обработки вибрацией (литые смеси).
Пластификатор препятствует расслаиванию и увеличивает срок жизни бетонной смеси, что важно в том случае, если ее необходимо транспортировать к месту строительства.
Если в конструкции используется арматура, добавление пластификатора улучшает адгезию бетона к арматуре.

Суперпластификаторы сочетают пластифицирующее воздействие с другими свойствами: водоредуцирующим, противоморозным и другими.

Заполнители

В состав бетонной смеси, помимо цемента и воды, входят заполнители:

крупные (щебень, гравий);
мелкие (песок).

Зерно крупного заполнителя может иметь различные размеры (от 20 мм и менее - до 100 мм). В зависимости от используемого заполнителя бетоны делятся на:

тяжелые (на плотном крупном и мелком заполнителе);
мелкозернистые (на плотном мелком заполнителе).

Их состав регулируется ГОСТ 26633-2015 «Бетоны тяжелые и мелкозернистые. Технические условия».

Методы замеса

Повышение прочности обеспечивают такие методы обработки цемента, как:

мокрая активация цемента;
виброактивация цемента.

Суть мокрой активации цемента в том, что в бетономешалку загружают все компоненты смеси, кроме песка, а воду заливают частично. Во время работы бетономешалки частицы крупного заполнителя растирают цемент в течение 5 минут, затем загружаются остальные компоненты. В результате этой процедуры цемент, особенно лежалый, активируется.

Виброактивация заключается в перемешивании и одновременной вибрации цемента с песком, в результате чего степень гидратации цемента повышается, а его активность увеличивается на 30–40%.

Важно!

Добавление в бетонную смесь пластификатора позволяет повысить активность даже лежалого цемента.

Армирование

Бетонные сооружения, укрепленные арматурой, показывают более высокую прочность, чем не армированные изделия. Заменой или дополнением к арматуре выступает объемное армирование с помощью различных видов фибры. Бетон с добавлением фибры более прочный и устойчивый к образованию трещин, также он дает меньше усадки.

Обработка при укладке

Прочность бетона напрямую зависит от его плотности, то есть, отсутствия полостей и крупных пор.

Чтобы обеспечить высокую плотность, используется обработка свежеуложенного бетона вибрацией. Это дорогостоящее мероприятие, которое требует больших затрат труда и электроэнергии. Смеси, содержащие пластификатор, отличаются удобоукладываемостью и могут обойтись без обработки, что сэкономит немало средств и времени.

Уход за бетоном и оптимальные условия твердения

Как уже упоминалось, цемент — это вяжущее водного твердения, а это значит, что для образования кристаллической структуры плотного бетонного камня необходимо, чтобы высокая влажность поддерживалась, как минимум, до достижения критической прочности бетона.

Справка!

Критической называют прочность бетона, по достижении которой неблагоприятные условия окружающей среды уже не оказывают на него существенного отрицательного влияния. Она указывается в проектной документации, обычно это 30–50%, иногда до 70% от расчетной прочности бетона. Как правило, критическая прочность бетона достигается на 7-е сутки.

Пока бетонная смесь сохраняет влажность, реакции гидратации продолжаются с образованием прочного материала.

Прочность бетона нарастает неравномерно: в первые сутки процессы идут наиболее быстро, затем их скорость постепенно снижается, что можно видеть на графике.

Расчетной прочности бетон достигает по истечении 28 суток. Медленный набор прочности продолжается многие месяцы после этого.

Чтобы бетон набрал расчетную прочность, необходимо обеспечить оптимальные условия твердения:

влажность воздуха, близкая к 100%;
температура воздуха 18–20 °С.

Важно!

При влажности воздуха 40% твердение бетона практически прекращается.

Если окружающий воздух слишком сухой, применяется уход за бетоном: его поливают водой и укрывают пленкой для сохранения влажности.

Температура также является важным фактором, который влияет на прочность.

При снижении температуры окружающего воздуха процессы твердения бетона замедляются, а при температуре ниже 0°С — практически прекращаются, что видно из таблицы.

Поэтому основным мероприятием ухода за бетоном при зимнем бетонировании является сохранение тепла и обогрев уложенного бетона.

Для достаточно массивных, толстостенных конструкций бывает достаточно «метода термоса»: смесь замешивают из подогретых материалов (кроме цемента; его греть нельзя), прогревают теплым воздухом опалубку, а свежеуложенный бетон укрывают теплоизолирующими материалами. Поскольку реакции гидратации являются экзогенными, то есть протекают с выделением тепла, этого может быть достаточно, чтобы бетон успешно набрал критическую прочность. Технологи следят за температурным градиентом, не допуская слишком большой разницы температур у поверхности бетона и на глубине.

Если конструкция недостаточно габаритная или имеет тонкие стенки, такой метод не подходит; в этом случае применяют обогревающие мероприятия: устройство тепловых шатров, прогревание электродами, тепловыми матами и другие.

Как влияет замораживание на набор прочности бетона?

Если конструкция была залита и замерзла, не набрав критической прочности, а весной оттаяла, набор прочности продолжится, но в итоге прочность бетона будет ниже.

Важно!

Независимо от применения сохраняющих тепло или прогревающих мероприятий при бетонировании в зимнее время целесообразно использовать противоморозные добавки, которые снижают температуру замерзания воды в смеси и ускоряют процессы гидратации цемента, позволяя бетону набирать прочность даже в условиях очень низких температур.

Обратная ситуация складывается при высоких температурах. В этом случае бетон схватывается слишком быстро, но может пересыхать, а это негативно влияет на прочность готового изделия. Поэтому в жару бетон поливают водой и укрывают.

Взаимосвязь прочности бетона и его морозостойкости и водонепроницаемости

Как уже было сказано, прочность бетона напрямую зависит от его плотности. Высокая плотность, в свою очередь, влияет на другие характеристики материала.

Бетон — материал пористый. Несмотря на свою плотность и твердость, он имеет большое количество пор и капилляров, которые могут впитывать воду. Поэтому при эксплуатации в условиях высокой влажности в порах бетонных конструкций могут развиваться бактерии, грибы, плесень. Продукты жизнедеятельности этих микроорганизмов приводят к разрушению бетона.

Если конструкция эксплуатируется в условиях низких температур, влага в порах бетона при замерзании расширяется и приводит к появлению трещин. С каждым циклом «замораживание—оттаивание» размер и количество микротрещин увеличиваются, разрушая бетон.

Вот почему бетон высокой плотности показывает более высокую устойчивость к воде и низким температурам: в нем меньше пор и они имеют маленький размер.

В целях дополнительной защиты от влаги применяются специальные добавки для объемной гидрофобизации, а также мастики и пропитки для бетона.

Классификация бетонов по прочности

Классы присваиваются бетонам по результатам испытаний, в ходе которых отливку в форме куба подвергают сжатию до разрушения.

Справка

В СССР бетоны классифицировались на марки, сейчас они подразделяются на классы.

Марка бетона обозначалась литерой «М» и числовым обозначением, которое соответствовало среднему выдерживаемому давлению, измеряемому в кг/см2.

Класс бетона обозначается литерой «В» и числовым обозначением, которое показывает предельную прочность бетона на сжатие в МПа (то есть, максимальное сжатие, которое образец выдерживает без разрушения).

Поэтому класс бетона точнее показывает его прочность, чем марка. Определить соответствие марки бетона классу можно по специальной таблице, но необходимо учитывать, что это соответствие не полное.

Для чего нужно знать прочность бетона

Планируя строительство, необходимо правильно выбрать бетон нужного класса прочности.

Разные конструкции предъявляют различные требования.

Например, деревянный дом не дает такую большую нагрузку на фундамент, как кирпичный, тем более, многоэтажный дом. Баня или гараж — менее ответственные постройки, чем жилой дом.

В то же время, избыточная прочность бетона тоже нежелательна, поскольку бетон высокого класса дороже.

Поэтому для каждого типа конструкций выбирается бетон подходящего класса:

легкие бетоны класса В7,5 применяются для подготовительных работ;
бетоны класса В12,5 — для бетонирования дорожек, стяжек, заливки фундаментов нетяжелых сооружений;
В15 — при строительстве зданий до двух этажей;
В20 — для ленточных фундаментов, лестниц и ненагруженных перекрытий;
В22,5 — для фундаментов, дорожек, площадок, монолитных стен;
В25 — для монолитных стен, бассейнов, фундаментов;
В30 — для гидротехнических конструкций и мостов;
В35 — для дамб, гидротехнических сооружений;
В40 — для мостов, метро, плотин и других видов конструкций со специальными требованиями.

Методы определения прочности бетона

Для присвоения бетону класса прочности испытывают кубические образцы с размером ребра 150 мм. В ходе испытания образцы разрушаются.

Существуют и другие методы определения прочности бетона путем механического воздействия:

Метод отрыва и скалывания. В ходе испытания из бетона выдергивается заранее заделанный стержень.
Метод вдавливания. Используется специальный штамп или шариковый молоток (например, молоток системы Физделя, молоток Кашкарова).
Метод упругого отскока.

Последний относится к неразрушающим методам, что очень удобно, если нужно узнать прочность готовой конструкции: метод простой, точный и оперативный в применении. Для его проведения используется молоток Шмидта (склерометр), который используется также для определения прочности других материалов (например, кирпича). Поэтому молотки выпускаются с разными вариантами энергии удара.

Для испытания необходим участок конструкции площадью не менее 100 см2. Небольшие изделия должны быть закреплены. Молоток устанавливается перпендикулярно к зоне измерения. Его удар не должен приходиться на арматуру или крупные раковины.

На каждом участке производят не менее 10 замеров.

При ударе молоток замеряет значение отскока; по окончании испытаний высчитывается средняя величина с поправкой на угол, под которым молоток соприкасался с поверхностью, после чего с помощью кривых перевода высчитывается прочность материала на сжатие.

Разновидности бетона

Помимо классификации по прочности, бетоны подразделяются на группы и по другим признакам:

по подвижности;
по морозостойкости;
по водостойкости;
по плотности (легкие, особо легкие, тяжелые, особо тяжелые);
по назначению;
по виду вяжущего (полимерцементные, гипсовые, шлакощелочные, силикатные, цементные, специальные).