О бетоне

1. Введение.

Обилие строительных материалов и постоянно развивающиеся технологии позволяют сегодня получить максимальный результат от использования горных пород. Одним из продуктов переработки этих пород является бетон – один из самых древних и самых востребованных материалов, применяемых в строительстве. Уникальные качества бетона стали известны ещё до Нашей Эры (ориентировочно в каменном веке). Теперь же ни одно строящееся здание, почти ни одна конструкция не обходятся без бетона. Технология приготовления этого вещества, а также его компоненты много раз менялись за несколько тысяч лет, о чём свидетельствуют записи и раскопки. Однако, до сих пор бетон остаётся надёжным, прочным и крайне важным для строительных работ продуктом. Что же такое бетон, почему именно он используется в течение тысячелетий как один из главных стройматериалов, и, наконец, каковы его свойства – об этом и пойдёт речь в данной статье. Вы также можете подробнее ознакомиться со всеми видами бетона: пенобетоном, газобетоном, арболитом, керамзитобетоном. Эти статьи расположены внизу страницы.

2. Производство и общие свойства бетона.

Своим названием данный продукт обязан латинскому языку. Намного позже это название появилось и во французском. “Béton“ является материалом искусственного происхождения, состоит из вяжущего вещества (в качестве которого чаще всего выступает цемент), заполнителей, а также воды. Кроме того, допускается включение различных добавок, повышающих некоторые характеристики конечного продукта. Отметим некоторые важнейшие характеристики бетона, определяющие качество и область применения этого материала.

При классификации бетона решающее значение имеет тип вяжущего вещества, входящего в его состав. Принято выделять следующие виды бетона:

1. Цементный: именно этот бетон используется чаще всего.

2. Силикатный: так называемая «известково-кремнеземистая» разновидность.

3. Гипсовый или смешанный. В его состав входят известь, шлак и прочие добавки.

4. Шлакощелочный

5. Асфальтобетон

6. Пластобетон (известный также как полимербетон).

По виду заполнителя бетон делят на плотный, пористый, а также специальный, созданный по определённым требованиям. Заполнитель обычно влияет на такой параметр бетона как плотность, так как именно заполнитель занимает большую часть массы бетона (обычно – в пределах 80 – 85%). Заполнитель часто играет роль защиты от каких-либо воздействий (излучения, химии, температуры и пр.). Диапазон материалов, применяющихся в качестве заполнителя, достаточно широк: это песок, гравий, щебень, а также сопутствующие продукты промышленности (металлургические шлаки, известь и другие). Такие материалы сравнительно недороги, но чрезвычайно важны для состава бетонной смеси. По плотности разделяют следующие виды бетона:

1. Особо тяжёлый. Масса одного кубического метра такого бетона превышает 2500 килограмм. В связи с высокой прочностью конечного продукта, его применяют в строительстве защитных конструкций. В качестве заполнения в этом случае используются соответствующие материалы (чугунный скрап, магнетит).

2. Тяжёлый (2200-2500 кг/м3). Из этой разновидности изготовляются несущие конструкции различных сооружений. Заполнителем для тяжёлого бетона служат песок, гравий или щебень.

3. Облегчённый (1800-2200 кг/м3). Как и тяжёлый, облегчённый бетон может быть использован для производства несущих конструкций.

4. Лёгкий (500-1800 кг/м3). В свою очередь, в этой группе выделяются следующие подтипы:

1) Собственно лёгкий. Основан на пористых заполнителях природного и искусственного происхождения.

2) Ячеистый. К этой разновидности относят газобетон и пенобетон – продукты, составляющие обширную и довольно сложную область в использовании бетона. К рассмотрению ячеистых бетонов мы вернёмся позже. Теперь отметим только то, что заполнителем для такого бетона служат кремнеземистые вещества и порообразователь.

3) Крупнопористый. В силу отсутствия в составе заполнителя данного бетона мелких компонентов, его также называют беспесчаным. В качестве заполнителя используются плотные или пористые крупные материалы.

4) Особо лёгкий. К этой разновидности принадлежит бетон, основанный на крупных заполнителях.

Вот основные классификации бетона, позволяющие дать наиболее точную характеристику любому из его разновидностей. Теперь расскажем о том, где и какой бетон лучше использовать.

3. Сфера применения. Недостатки и проблемы эксплуатации.

Для начала, отметим, что грамотный выбор бетона – это залог его долговечности. Такой вопрос нужно доверять опытным людям. Благодаря обилию параметров этого продукта, для каждого объекта можно подобрать свой тип бетона.

Принято разделять бетон на марки, в зависимости от его свойств. Ниже перечислен список этих марок, их особенности и сфера употребления той или иной марки. Дело в том, что не каждый бетон подойдёт для использования в определённой области. Неэкономично тратить тяжёлый армированный бетон в строительстве лёгких построек, так же, как и небезопасно возводить многоэтажные здания или крупные мосты с применением лёгкого и непрочного бетона.

М100. Это лёгкие бетоны. Их используют на подготовительных этапах, предшествующих заливке фундамента или монолитных плит. М100 можно также использовать при строительстве дорог.

М150. Лёгкие бетоны. Как и М100, участвуют в устройстве фундаментов. Бетон этой марки используется и для заливки полов. Иногда его применяют в строительстве пешеходных дорожек. Свойства бетона этой марки позволяют производить из него фундаменты под малые сооружения.

М200. Вполне высокая прочность данного бетона обеспечивает возможность применения его для изготовления лестниц, устройства фундаментов, изготовления подпорных стен, заливки полов; при строительстве дорожных покрытий, бетон М200 служит подушкой под бордюр

М250. Аналогичен бетону марки М200 по ряду свойств и по сфере применения. Однако, М250 имеет более высокую прочность, поэтому используется при изготовлении малонагруженных плит перекрытий.

М300. Пригоден для возведения стен, устройства различных фундаментов. Иногда М300 используют в производстве лестниц, заборов, им заливают полы. Такой бетон имеет довольно широкий спектр применения.

М350. Высокопрочный бетон. Основная область использования этой марки – изготовление фундаментов. Пригоден для строительства плит перекрытия и балок. М350 часто применяется в монолитном домостроении, в строительстве бассейнов, колонн.

М400. Обладает высокой степенью прочности, благодаря чему активно используется при устройстве торговых комплексов, гидротехнических сооружений, банковских хранилищ. Бетон марки М400 отвечает требованиям безопасности, установленным для подобных объектов.

М450. В гражданском строительстве используется редко, в силу высокой стоимости и быстрой схватываемости. Такой бетон пригоден для строительства специальных сооружений: метро, дамб, плотин, банковских хранилищ и других подобных построек.

М500. Имеет высокие показатели прочности, поэтому используется преимущественно в изготовлении железобетонных конструкций специального назначения. Не имеет смысла использовать данную марку бетона в гражданском строительстве, в частности, при возведении жилых домов.

М550. Как и М500, М550 непригоден для объектов общественного назначения. Такие бетоны наиболее часто используются в строительстве гидротехнических сооружений.

Нужно отметить, что это не все марки бетона. Продолжая градацию, можно дойти до М1000 – тогда речь пойдёт о высокопрочном тяжёлом бетоне, применяемом в изготовлении железобетонных конструкций. Особое внимание уделяется составу смеси тяжёлых бетонов, в том числе, марке щебня (М1200 – М1400). Такие требования, разумеется, исключают возможность использования пористых заполнителей. Бетон марок М600 – М1000 имеет наилучшие показатели по прочности, радиационной защите, износостойкости, а также морозостойкости. Всё это позволяет использовать его при строительстве цементно-бетонных дорог, напольных покрытий в промышленных зданиях, словом, на тех объектах, где предполагаются постоянные высокие нагрузки. Тяжёлый бетон используется и во время строительства атомных электростанций: там он служит защитным элементом реакторов.

Как становится ясно из вышеперечисленного, сфера применения данного продукта весьма широка: столь широка, что можно смело называть его универсальным. Бетон неслучайно является столь популярным продуктом: это объясняет его низкая стоимость, широкая сфера применения, надёжность, прочность, возможность регулировать свойства бетона добавками, а также ряд прочих достоинств, позволяющих выделять его среди других строительных материалов в особую категорию.

Однако, и такой, казалось бы, идеальный продукт, имеет свои недостатки. Многие из них вызваны неверным приготовлением бетонной смеси, многие – воздействием внешних факторов. В наше время все эти недостатки удаётся исключить. О том, как этого добиться, будет рассказано далее.

В большинстве случаев бетонная смесь готовится в условиях стройки (при прокладывании дорог, возведении зданий и пр.). И, к сожалению, очень часто в целях экономии времени и сил эту смесь дополнительно разбавляют водой. При этом, жидкость, скопившаяся в бетоне и не поглощённая цементом, со временем начинает испаряться. Это, в свою очередь, вызывает появление пустот, которые, разумеется, не повышают качество продукта. В результате, прочность бетона падает, а его склонность к деформации возрастает в несколько раз.

Готовый бетон в процессе использования, как уже говорилось, может подвергаться воздействию некоторых внешних факторов (погодные условия, нагрузки и т.д.). Одним из таких факторов является коррозия. Коррозия может быть вызвана взаимодействием материала с различными веществами. Например, армированный бетон, укреплённый стальными прутьями, часто готовят с применением специальных добавок, ускоряющих время затвердевания смеси. В число таких добавок входят и хлоросодержащие модификаторы. Вступая в реакцию с бетоном, они быстро приводят его в затвердевшее состояние и придают ему прочность. Однако, вступая в реакцию с арматурой, хлор начинает медленно разъедать её, приводя к потере качества бетона.

При укладке бетона нужно очень внимательно относиться к погодным условиям. И неслучайно строительные работы с использованием этого материала стремятся проводить в летний период. Зимой свежеуложенный бетон подвергается воздействию влаги намного сильнее, чем в любое другое время года. На его поверхности образуется тонкая корка льда, которая разрушает большую часть кристаллов цемента. Более того, процесс затвердевания бетона может либо быть замедлен, либо прекратиться совсем (если температура бетона опустится до нуля градусов). Притом, замерзающая в материале влага начнёт расширять поры и повредит его. В итоге, прочностные характеристики бетона станут ниже, и такой продукт может оказаться непригодным для использования в запланированных целях.

Можно долго перечислять все проблемы, с которыми сталкиваются во время применения бетона. Но важно знать, что долговечность этого материала зависит, по большей части, от правильно приготовленной смеси и соблюдения требований по эксплуатации. Подходящий бетон в подходящих условиях прослужит долго и не потребует дополнительных ремонтных работ.

 

4. Ячеистые бетоны.

 

Как обещалось ранее, мы возвращаемся к описанию отдельных разновидностей бетона, в том числе к рассказу о ячеистых бетонах. Это сравнительно молодая технология, которая активно развивается и сегодня. Пожалуй, главным достоинством ячеистого бетона, является его вес. Благодаря особому процессу изготовления, основанному на вспучивании материала, в таком бетоне образуются поры. Однако, этот главный плюс является также и главным минусом ячеистых бетонов. В строительстве лёгких сооружений или в декоративных целях такой продукт незаменим. А для серьёзного объекта, имеющего высокие требования безопасности, бетон, не имеющий возможности выносить большие нагрузки, становится бесполезным.

В процессе изготовления ячеистого бетона используют портландцемент как вяжущее вещество. В состав вяжущего добавляют и кремнеземистые компоненты: кварцевый песок, зола и доменный шлак. Эти компоненты повышают качество бетона. Кроме того, они сравнительно дёшевы.

В состав ячеистых бетонов входят пенобетон и газобетон. Последний имеет больше преимуществ: он обладает более простой технологией изготовления и стабильными свойствами, он также превосходит пенобетон по прочности.

Производят газобетон по разным технологиям: все они сводятся к выбору той или иной химической реакции, при которой внутри бетона начинается процесс газообразования. Источником газообразования могут быть такие вяжущие вещества как алюминиевая пудра, пергидроль, соляная кислота и прочие. Среди технологий производства газобетона можно выделить несколько самых распространённых: литьевую, вибрационную и резательную. Они отличаются не только типом химической реакции, но и, например, размерами получаемых продуктов, потребностью в особом оборудовании.

Пенобетон, как несложно догадаться из названия, основан на использовании пенообразователей, образующих в материале воздушные ячейки. Вяжущим здесь могут выступать цемент или воздушная известь.

Большим преимуществом ячеистых бетонов является их точная геометрия: во-первых, есть возможность придать блокам любую форму, что станет оригинальным архитектурным или дизайнерским решением; во-вторых, благодаря ровным граням блоков, их можно скреплять тонким слоем (примерно 3мм) специального клея, повышая тем самым теплоизоляционные параметры сооружения.

 Более подробно о ячеистых бетонах Вы можете узнать в соответствующих статьях, расположенных ниже.

 5. Заключение.

 Итак, подводя итог рассказу о бетоне, вспомним основные его характеристики. Это:

1) Разновидность бетона по типу вяжущего вещества (цементный, силикатный и т.д.).

2) Разновидность бетона по типу заполнителя (плотный, пористый, специальный).

3) Разновидность бетона по степени плотности (тяжёлый, лёгкий и т.д.).

4) Разновидность бетона по маркам (М100, М1000).

Было бы можно рассказать и о прочих характеристиках (морозостойкость, огнеупорность и прочие), однако они имеют значение в частных ситуациях. Чтобы не игнорировать данный вопрос, но и не вдаваться в сухие цифры и факты, просто перечислим напоследок самые важные из этих параметров:

1) Технические свойства (удобоукладываемость, подвижность, жёсткость, связность).

2) Деформативные свойства (ползучесть, упругость, усадка, набухание).

3) Теплофизические свойства (теплопроводность, теплоёмкость).

4) Другие свойства (морозостойкость, водонепроницаемость, плотность, огнеупорность, химическая и радиационная устойчивость и прочие).

Ещё раз повторим, что эти свойства помогают выбрать определённый бетон для определённых целей. Все они рассчитываются и проверяются опытным путём.

Таковы характеристики бетона. Продукт, существующий несколько тысячелетий, возможно, самый уникальный среди остальных стройматериалов – он и по сей день продолжает активно развиваться, предлагая новые перспективы в строительстве, инженерном деле, архитектуре и дизайне.