Бетон – один из самых распространенных строительных материалов. Это камень искусственного происхождения, получаемый путем формования и затвердения смеси цемента, заполнителя и воды с добавлением различных ингредиентов для улучшения эксплуатационных свойств конечного продукта. От соотношения и особенностей компонентов для производства бетона зависят характеристики бетона.
К ним относятся:
1. Прочность – способность бетона противостоять механическим нагрузкам без разрушения и деформации. Это важнейшая характеристика материала. Заявленная, гарантированная прочность определяется как класс бетона и обозначается латинской литерой В и числом, например, В22. Существуют также марки бетона, они выражают средний предел прочности продукции и обозначаются литерой М с числом, например, М200. Каждому классу бетона соответствует определенная марка.
2. Подвижность (пластичность, удобоукладываемость) показывает, насколько легко бетонная смесь расплывается под собственной тяжестью, заполняет форму или опалубку. По пластичности смеси бывают жесткие, подвижные и растекающиеся.
3. Водонепроницаемость (W) – способность бетона сопротивляться воздействию влажной среды, атмосферных осадков, грунтовых вод и т. д.
4. Морозостойкость (F) – показывает, сколько циклов заморозки/разморозки может выдержать конструкция.
5. Плотность (D) – отношение массы материала к его объему. По этой характеристике бетоны разделяют на особо легкие, легкие, тяжелые, особо тяжелые.
Эти параметры являются основными характеристиками. Помимо них есть дополнительные свойства, например, теплопроводность, упругость, пористость, долговечность и т. д.
Бетон используется практически во всех направлениях строительства: промышленном, жилищном, военном, сельскохозяйственном, дорожном и других. Применяется для возведения гидротехнических сооружений мостов. Находит применение также в благоустройстве территорий, ремонтных и инженерных работах, создании декоративных элементов и во многих других сферах. Искусственный камень делает здания и сооружения прочными и долговечными.
Основные компоненты для изготовления бетона – цемент (вяжущее), заполнитель, вода.
Цемент – это основа стройматериала, он связывает остальные ингредиенты и присутствует в составе бетона практически всех марок, иногда его заменяют известью. От его качества зависит прочность конечного продукта. Цемент производится как в заводских условиях, так и кустарным способом. Основное сырье для его изготовления – клинкер, гранулы из смеси известняка и глины. В зависимости от состояния сырья есть три способа их измельчения – сухой, мокрый и комбинированный. Основные характеристики материала: прочность, фракция, морозоустойчивость, скорость отвердевания. В индивидуальном и малоэтажном строительстве, возведении хозяйственных построек в основном используется цемент марок М400 и М500. В зависимости от сферы применения существуют различные виды материала: портландцемент, сульфатостойкий, пуццолановый, шлакоцемент, кислотоупорный, пластифицированный.
Заполнитель по размеру фракций делится на крупный, средний и мелкий. В качестве первых двух чаще всего используется гравий и щебень, применяются и другие природные материалы, а также искусственные аналоги, например, керамзит. Задача крупного и среднего заполнителя – формирование нужной структуры готового продукта, повышение его плотности и адгезии, уменьшение расхода вяжущего компонента. В качестве заполнителя мелких фракций применяется карьерный или речной песок – промытый, однородный, без солей и посторонних примесей. Для улучшения тех или иных свойств бетона в раствор вводят специальные минеральные или химические добавки. Так, для повышения морозоустойчивости, водонепроницаемости, подвижности и других важных показателей применяют пластификаторы.
Для работ большого объема лучше заказать смесь на заводе. Процесс производства бетона включает следующие основные этапы:
1. Подготовка сырья – измельчение (дробление) цемента, приготовление присадок, Просеивание песка и щебня, удаление посторонних вкраплений, промывка и нагрев заполнителей.
2. Дозирование ингредиентов и соединение их в строгом соответствии с пропорциями по нормам ГОСТ 7473-2010 «Смеси бетонные».
3. Перемешивание компонентов до получения однородной субстанции посредством гравитационных бетоносмесителей или бетономешалок.
Доставка смеси осуществляется специальным пневмоколесным автотранспортом. Сроки доставки по ГОСТ не должны превышать время сохраняемости свойств смеси, указанное в договоре. Как правило, это от 45 до 120 минут. Готовый раствор можно хранить на строительной площадке от трех часов до суток, в зависимости от ряда факторов.
Для изготовления бетона вручную используют два метода:
Бетоны разделяют по нескольким критериям: назначению, плотности, виду вяжущего вещества и заполнителя, структуре и т. д. Рассмотрим ряд наиболее востребованных типов.
1. Конструкционный. Его также называют общестроительным. Эти бетоны предназначены для изготовления железобетонных несущих и ограждающих конструкций: стен, перекрытий, лестниц, фундаментов и т. д. Для производства и применения такого бетона особенно важна марка (класс) по прочности. К этому типу относятся некоторые виды тяжелых, ячеистых и легких бетонов. Тяжелые армированные бетоны обладают повышенной прочностью, долговечностью, устойчивостью к негативным факторам.
2. Дорожный. Для строительства дорог применяются только тяжелые бетоны. Должны обладать высокими характеристиками по прочности на сжатие, на растяжение при сгибе, стойкости к истиранию, водо- и морозостойкости. При изготовлении недопустимо использование цемента с признаками ложного схватывания, пластифицированного и гидрофобного. Относительная плотность БСГ в уплотненном состоянии – не менее 98% от расчетной. ГОСТ 7473 предусматривает и ряд других требований.
3. Легкий. Плотность облегченных бетонов составляет 500 до 1800 кг/м3. В эту группу входят ячеистые (газобетон, пенобетон) и крупнопористые виды. Их изготавливают с пористыми наполнителями или присадками, создающими пустоты в толще материала. Особенность и преимущество: сравнительно небольшой вес, поэтому они применяются для изготовления облегченных конструкций, чтобы снизить нагрузку на основание сооружений.
Прежде чем приступить к работе с бетоном, необходимо проверить его качество, прежде провести испытание на прочность, поскольку от этого показателя зависит целостность и долговечность всей конструкции. Порядок проверки регламентируется ГОСТ 18105-2018. Существует два метода оценки качества материала: разрушающий и неразрушающий, который, в свою очередь, делится на прямой и косвенный.
Разрушающий метод применяется в лабораторных условиях. Пробы материала высверливаются из затвердевшей смеси и разрушают с помощью пресса. Преимущества этой технологии – образец получен из тела ЖБИ, а не поверхностного слоя. Автоматика контролирует показания приборов, поддерживает нужную температуру и влажность.
Прямой неразрушающий метод – местное разрушение конструкции без разрушения ее целостности и помещение прибора в полость массива. Производится путем отрыва, отрыва со скалыванием, скалывания ребра.
Косвенный неразрушающий метод – определение показателя прочности с помощью ультразвука и специального датчика. Прибор не погружается в полость конструкции.
Неразрушающие технологии могут быть использованы в в полевых условиях – на стройплощадке или уже возведенном объекте.
Сфера применения изделий из бетона и бетонных смесей чрезвычайно широка. Основными направлениями являются: