Бето́н (от фр. béton) — строительный материал, искусственный каменный материал, получаемый в результате затвердевания рационально подобранной и уплотненной смеси вяжущего вещества (цемент или др.), заполнителей, воды. В ряде случаев может содержать специальные добавки.
Содержание |
История
Известен более 6000 лет (Междуречье), широко использовался в Древнем Риме (см. Кочетов В. А., Римский бетон, Стройиздат, М., 1991). После падения Римской империи рецепт изготовления бетона был забыт на тысячу лет. Современный бетон на цементном вяжущем веществе известен с 1844 года (И. Джонсон), (патент на портландцемент получил в 1824 году Joseph Aspdin, патент на «римский цемент» получил в 1796 году James Parker).
Мировыми лидерами в производстве бетона являются Китай (430 млн кубических метров в 2006 г.) [1] и США (345 млн кубических метров в 2005 г. [2] и 270 млн кубических метров в 2008 г.)[1] В России в 2008 г. было произведено 52 млн кубических метров бетона.
Виды бетона
- По виду вяжущего вещества подразделяют на цементные, силикатные, гипсовые, шлакощелочные, асфальтобетон, пластобетон (полимербетон) и др.
- По назначению различают бетоны
- обычные (для промышленных и гражданских зданий)
- специальные — гидротехнические, дорожные, теплоизоляционные, декоративные, а также бетоны специального назначения (химически стойкие, жаростойкие, звукопоглощающие, для защиты от ядерных излучений и др.).
- По объёмной массе бетоны подразделяют на
- особо тяжёлый (плотность свыше 2500 кг/м³) — баритовый, магнетитовый, лимонитовый
- тяжёлый (плотность от 1800 до 2500 кг/м³) — гравийный, щебёночный (базальтовый, известняковый, гранитный)
- легкий (плотность от 500 до 1800 кг/м³) — керамзитобетон, пенобетон, газобетон, арболит, вермикулитовый, перлитовый
- особо лёгкий (плотность менее 500 кг/м³)
- По удобоукладываемости, согласно ГОСТ 7473-94 «Смеси бетонные.
Технические условия», различают бетоны
- сверхжесткие (жесткость более 50 секунд),
- жесткие (жесткость от 5 до 50 секунд),
- подвижные (жесткость менее 4 секунд, подразделяются по осадке конуса).
- По содержанию вяжущего вещества и заполнителей различают бетоны
- тощие (с пониженным содержанием вяжущего вещества и повышенным содержанием крупного заполнителя),
- жирные (с повышенным содержанием вяжущего вещества и пониженным содержанием крупного заполнителя),
- товарные (c соотношением заполнителей и вяжущего вещества по стандартной рецептуре).
Эксплуатационные свойства
Прочность на сжатие
Основной показатель, которым характеризуется бетон — прочность на сжатие, по которой устанавливается класс бетона. Согласно СНиП 2.03.01-84 «Бетонные и железобетонные конструкции», класс обозначается латинской буквой «B» и цифрами, показывающими выдерживаемое давление в мегапаскалях (МПа). Например, обозначение В25 означает, что бетон данного класса в 95 % случаев выдержит давление 25 МПа (СНиП 2.03.01-84*). Но для расчета показателя прочности необходимо учитывать коэффициенты, например для класса В25 нормативная прочность на сжатие, применяемая в расчетах — 18,5 МПа (табл. 12 СНиП 2.03.01-84*). Возраст бетона, отвечающий его классу по прочности на сжатие и осевое растяжение, назначается при проектировании исходя из возможных реальных сроков загрузки конструкции проектными нагрузками, способа возведения, условий твердения бетона. При отсутствии этих данных класс бетона устанавливается в возрасте 28 суток (СНиП 2.03.01-84*).
Наряду с классами прочность бетона также задается марками, обозначаемыми латинской буквой «М» и цифрами 50-1000, означающими предел прочности на сжатие в кгс/кв.см. Приложение 1 ГОСТ 26633-91 «Бетоны тяжелые и мелкозернистые. Технические условия» устанавливает следующее соответствие между марками и классами:
| Класс бетона по прочности | Ближайшая марка бетона по прочности |
|---|---|
| B3,5 | М50 |
| B5 | М75 |
| B7,5 | М100 |
| B10 | М150 |
| B12,5 | М150 |
| B15 | М200 |
| B20 | М250 |
| B22,5 | М300 |
| B25 | М350 |
| B27,5 | М350 |
| B30 | М400 |
| B35 | М450 |
| B40 | М550 |
| B45 | М600 |
| B50 | М700 |
| B55 | М750 |
| B60 | М800 |
| B65 | М900 |
| B70 | М900 |
| B75 | М1000 |
| B80 | М1000 |
Для проверки прочности незатвердевшей смеси используются камеры нормального твердения, проверка прочности готовой конструкции осуществляется с помощью Молотка Кашкарова, Молотка Физделя или Молотка Шмидта.
Удобоукладываемость
Таблица 1 в п. 4.5. ГОСТ 7473-94 «Смеси бетонные. Технические условия» устанавливает следующие обозначения бетонных смесей по удобоукладываемости:
| Марка по удобоукладываемости | Норма по жесткости, с | Осадка конуса, см |
|---|---|---|
| Сверхжесткие смеси | ||
| СЖ3 | Более 100 | - |
| СЖ2 | 51-100 | - |
| СЖ1 | менее 50 | - |
| Жесткие смеси | ||
| Ж4 | 31-60 | - |
| Ж3 | 21-30 | - |
| Ж2 | 11-20 | - |
| Ж1 | 5-10 | - |
| Подвижные смеси | ||
| П1 | 4 и менее | 1-4 |
| П2 | - | 5-9 |
| П3 | - | 10-15 |
| П4 | - | 16-20 |
| П5 | - | 21 и более |
Показатель удобоукладываемости имеет решающее значение при бетонировании с помощью бетононасоса. Для прокачки насосом используют смеси с показателем не ниже П4.
Другие важные показатели
- прочность на изгиб,
- морозостойкость — обозначается латинской букой «F» и цифрами 50-1000, означающими количество циклов замерзания-оттаивания, которые способен выдержать бетон (см. п. 1.3.3. ГОСТ 26633-91),
- водонепроницаемость — обозначается латинской буквой «W» и цифрами от 2 до 20, обозначающими давление воды, которое должен выдержать образец-цилиндр данной марки (см. п. 1.3.4. ГОСТ 26633-91),
- удобоукладываемость — подвижность (, осадка конуса) — обозначается буквой «П»
Для испытаний бетона на морозостойкость и водонепроницаемость используются испытательные климатические камеры.
Обозначение бетонной смеси
Согласно п. 3.3. ГОСТ 7473-94 «Смеси бетонные. Технические условия», обозначение бетонной смеси должно содержать:
- степень готовности,
- класс по прочности,
- марки по удобоукладываемости, морозостойкости, водонепроницаемости, средней плотности (для легкого бетона)
- обозначение стандарта.
Например, готовая к употреблению бетонная смесь тяжелого бетона класса по прочности на сжатие В25, марок по удобоукладываемости П3, морозостойкости F200 и водонепроницаемости W6 должна обозначаться: БСГ В25 П3 F200 W6 ГОСТ 7473-94
Защита бетона
Гидроизоляционную защиту подразделяют на первичную и вторичную. К первичной относят мероприятия, обеспечивающие непроницаемость конструкционного материала сооружения. К вторичной — дополнительное покрытие поверхностей конструкций гидроизоляционными материалами (мембранами) со стороны непосредственного воздействия агрессивной среды[3].
Меры первичной защиты включают в себя использование для изготовления бетона и железобетона материалов, имеющих повышенную коррозионную стойкость, выбор составов и технологических режимов, обеспечивающих повышенную коррозионную стойкость бетона в агрессивной среде, его низкую проницаемость и обеспечивающих дальнейшее развитие прочностных и деформативных его свойствСтатья Булавицкого М.С. "Анизотропия свойств бетона". К мерам первичной защиты относятся также вопросы выбора рациональных геометрических очертаний и форм конструкций, назначение категорий трещиностойкости и предельно допустимой ширине раскрытия трещин, рассмотрение сочетания нагрузок и определение непродолжительного раскрытия трещин, назначение толщины защитного слоя бетона с учетом его непроницаемости. Так же можно отнести к первичной защите применение интегральных капиллярных материалов, которые, по сути, химически модифицируют существующий бетон — гидроизоляция строительными смесями проникающего действия. При этом уплотняется структура бетона и происходит увеличение водонепроницаемости, морозостойкости, прочности на сжатие и коррозионной стойкости на весь срок службы.
Задача вторичной защиты — не допустить или ограничить возможность контакта агрессивной среды и железобетона. В качестве вторичной защиты используют обеспыливающие пропитки, тонкослойные покрытия, наливные полы и высоконаполненные покрытия. Чаще всего, в качестве связующего материала, при производстве полимерных составов, применяются эпоксидные, полиуретановые и полиэфирные компоненты. Механизм защиты бетонного основания заключается в уплотнении поверхностного слоя и изоляции минеральной поверхности от негативных разрушающих факторов.
Статистика