Бетонная смесь: характеристики основных компонентов и ключевые свойства

Из чего состоит бетонная смесь, знает, наверное, каждый: берем цемент, гравий, песок, замешиваем все с водой до однородной консистенции и заливаем в форму. Однако, как и в большинстве случаев, просто все только на первый взгляд. На самом деле в процессе приготовления раствора есть множество нюансов, потому соотношение основных компонентов зависит как от применяемых веществ, так и от назначения бетона.

У процесса приготовления смеси есть множество нюансов

Типы составов

По назначению

Пропорции бетонной смеси не являются постоянными: в зависимости от того, что будет использоваться в качестве связующего и наполнителя, а также в каких условиях будет эксплуатироваться конструкция, они могут изменяться. Ниже мы рассмотрим классификацию бетонов по ряду параметров.

В зависимости от назначения составы делятся на такие группы:

• Обычные растворы. Применяются для формирования строительных блоков, а также для заливки монолитных конструкций. В большинстве случаев не содержат дополнительных компонентов за исключением модификаторов, улучшающих естественные свойства материала.
• Ячеистые материалы. Бетонная смесь для такого раствора обычно включает в себя порообразующий состав, который в процессе реакции с компонентами выделяет газ. Этот газ в виде мелких пузырьков распространяется в толще залитого бетона, обеспечивая повышение его эксплуатационных показателей.

Пористые материалы достаточной плотности могут выступать и в качестве несущих конструкций

Обратите внимание! Часто в эту группу материалов относят растворы с теплоизоляционными наполнителями, такие как полистиролбетон, керамзитобетон, арболит. В зависимости от плотности данные композиты могут применяться как для возведения несущих конструкций с низкой теплопроводностью, так и для утепления уже построенных стен.

• Гидротехнические бетоны. Отличаются минимальной водопроницаемостью, длительное время не разрушаются при контакте с водой. Обычно применяются для облицовки плотин, мостовых ферм и т.д., но могут использоваться и в быту – например, для обустройства колодцев.
• Специальные составы. Предназначены для эксплуатации в экстремальных условиях. Включают в себя компоненты, способные длительное время противостоять эксплуатационным нагрузкам. Выделяют огнестойкие (цементно — бетонная смесь содержит глинозем, шлаки, бой шамотного кирпича), кислотостойкие, противорадиационные материалы и т.д.
• Отдельно стоит выделить вспомогательные растворы, к которым относится, например, пусковая смесь для бетононасоса. Этот состав готовится практически так же, как строительный цемент, но воды мы добавляем куда больше (около 150 литров на 2 мешка цемента). Жидкое «бетонное молоко» смачивает трубопроводы и предотвращает образование пробок.

Без пусковой смеси начать работу такой системы практически невозможно

• Наконец, отдельную группу составляют ремонтные составы. К ним относят текучие смеси (применяются для восстановления горизонтальных поверхностей) и тиксотропные материалы с малой усадкой (используются для устранения дефектов на вертикальных стенах). Главным достоинством этих средств является эффективная адгезия с уже полимеризованным бетоном.

По основному веществу

Вне зависимости от того, где будет применяться состав, он должен быть изготовлен на основе связующего – вещества, которое обеспечивает превращение смеси в монолит.

По этому параметру выделяются такие категории материалов:

• Состав на цементном связующем. Самая простая бетонная смесь по ГОСТу производится на основе портландцемента различной прочности. Также для строительства используется пуццолановый цемент и шлакопортландцемент. Данная разновидность является наиболее распространенной, и потому ниже мы будем ориентироваться в основном на ее характеристики.

Обратите внимание! К этой же категории относятся ремонтные составы с безусадочным цементом, а также огнеупорные смеси с высоким содержанием глинозема.

• Гипсовый раствор тоже включают в группу бетонов. Этот материал применяется для отделки потолков и возведения перегородок. Сочетание гипса с пуццолановым цементом обеспечивает высокий уровень водостойкости, потому такие смеси используются при ремонте санузлов.
• Шлакощелочной раствор. Производится путем воздействия щелочей на тонко размолотые шлаки. Используется при заливке фундаментов, производстве строительных блоков, возведении монолитных конструкций. Реакции, проходящие в растворе, позволяют эффективно связывать даже некачественные заполнители с высоким содержанием глинистой и пылеватой фракции.

• Полимер-цементные комплексы. Обычно содержат портландцемент в смеси с латексом, полиуретаном или эпоксидной смолой. После полимеризации на поверхности материала формируется пленка, закрывающая поры и предотвращающая проникновение влаги в толщу материала. Полимер-цемент используется при отделке полов, стен, садовых дорожек и т.д. Ключевой недостаток – достаточно высокая цена.

Наполнители

К параметрам, которыми характеризуется бетонная смесь, можно также отнести состав наполнителя. Без этого компонента в нашем распоряжении  будет только цементно-песчаный раствор, который и стоит дороже, и по прочности уступает полноценному бетону.

В качестве наполнителя мы используем:

• Известняк. Дешев и прост в обработке, однако обладает сравнительно малой прочностью (до 600). В принципе, может применяться для приготовления фундаментных составов, однако низкая морозостойкость ограничивает географию использования.

Обратите внимание!  Дробленый известняк обычно берется в качестве наполнителя для цемента не прочнее М300.

• Гравий (прочность 800-1000). Доступен, относительно дешев, обладает вполне удовлетворительными эксплуатационными характеристиками. Именно гравийная засыпка чаще всего применяется при приготовлении бетонного раствора своими руками.

Фото разных фракций гравия

• Гранит. Стоит дороже гравия, но зато превосходит его по прочности и термостойкости. Практически не деформируется даже при резких перепадах температур, потому инструкция рекомендует применять его в качестве наполнителя для конструкций с высокими требованиями к прочности.

Отдельную группу составляют наполнители, обеспечивающие повышение теплоизоляции:

• Керамзитобетонная смесь может использоваться как для монолитной заливки, так и в виде строительных блоков. Керамзит отличается достаточной прочностью и влагостойкостью, хорошо сохраняет тепло.
• Полистирольные гранулы вводятся в раствор для улучшения его теплотехнических показателей. Чем больше полистирола, тем меньше будет плотность материала, вот почему некоторые разновидности такого бетона инструкция рекомендует использовать только в качестве облицовки.

Для снижения теплопроводности в раствор можно вводить полистирольные гранулы

• Опилки и щепа применяются для производства так называемого арболита. При соблюдении технологии изготовления древесный наполнитель практически полностью утрачивает восприимчивость к влаге. При этом теплопроводность кладки снижается многократно.

Важнейшие характеристики состава

Класс и марка бетона

Для оценки механических качеств состава используется такой параметр как прочность. Он определяется в первую очередь качеством цементного связующего, а также свойствами наполнителя. Прочность демонстрирует, насколько эффективно материал может противостоять деформациям.

Экспериментальное определение прочности образца на сжатие

Эта характеристика может быть обозначена двумя величинами — маркой и классом:

• Марка бетона — это величина, которая показывает нагрузку на сжатие (в кгс/см²), которую может выдержать образец при условии полного набора прочности. К примеру, бетон марки М100 разрушается только при воздействии в 100 кгс/см².
• Впрочем, сегодня чаще используют такую величину как класс — показатель гарантированной (т.е. согласно ГОСТу реализующейся в 95% испытаний) прочности в МПа. Величины марки и класса связаны между собой.

В таблице ниже мы приведем примеры использования наиболее популярных смесей:

  Обратите внимание! Применение бетонной смеси той или иной прочности регламентируется нормативными документами, такими как ГОСТ 7473-2010, СНиП 3.03.01-87 и т.д.

Для приготовления бетона разных марок обычно берутся определенные  пропорции песка, щебня и воды.

К примеру, при использовании цемента М400:

• Для бетона марки М 100 -1 часть цемента, 4,5 части песка, 7 частей щебня.
• Для бетона М300 – 1 часть цемента, 2 части песка, 3,5 части щебня.

Для цемента М500 соотношение будет другим:

• Бетон М100 — 1 часть цемента, 5,7 частей песка, 8 частей щебня.
• Бетон М300 — 1 часть цемента, 2,4 части песка, 4,2 части щебня.

Объем воды обычно подбирается в зависимости от требований к текучести раствора, о чем мы поговорим ниже.

Соотношение ингредиентов для некоторых марок бетона

Подвижность и осадка конуса

При работе с раствором очень важно, чтобы он был достаточно пластичным: тогда мы сможем заполнить опалубку или форму с меньшими трудозатратами. Подвижность бетонной смеси определяется такой величиной как осадка конуса. Под этим показателем  обычно понимают степень пластичности свежего раствора.

Схема определения осадки конуса смеси

Осадка конуса является одной из ключевых характеристик состава, и определяется отдельно для каждой партии. Обычно в документах она обозначается индексом П с цифровым значением от 1 до 5.

Чем больше значение, тем легче будет растекаться раствор:

• Для обычных строительных работ применяют бетоны с подвижностью П2 –П3. С одной стороны, они держат форму, а с другой – легко распределяются по опалубке.
• Составы П4 используются при заполнении опалубок сложной конфигурации, а также при использовании автоматической подачи. При этом плотность укладки увеличивается, что позволяет сэкономить на вибрационной обработке.
• Раствор с подвижностью П5 можно применять для восстановления мелких трещин на поверхности бетонной стяжки.

Влагостойкость

Еще одним параметром, который характеризует бетонную смесь, является ее влагостойкость. Она обозначается индексом W с цифровым значением, равным давлению воды в (кгс/см²), которому способен противостоять стандартный образец.

Для заливки чаши бассейна нужен водонепроницаемый состав

К водонепроницаемым относят бетоны от W8 до W12.

Их можно использовать:

• Для формирования стенок подпольных помещений на участках с высоким уровнем грунтовых вод.
• Для обустройства колодцев, септиков, резервуаров и т.д.
• Для заливки чаш бассейнов.
• Для отделки гидротехнических сооружений.

Чтобы повысить уровень водонепроницаемости при изготовлении раствора в домашних условиях, можно:

• Использовать цемент более высокой марки.
• Провести вибрационное уплотнение материала после заливки его в форму или опалубку.
• После полимеризации обработать бетон специальными пропитками, закрывающими поры.

Повышение влагостойкости подземной части конструкции после застывания бетона

Также нужно отметить, что мероприятия по повышению влагостойкости приводят к удорожанию конструкции, потому выполнять их нужно только в случае необходимости.

Устойчивость к низким температурам

Наконец, важным фактором для оценки бетонной смеси является ее морозостойкость. Она определяется количеством циклов размораживания и последующего оттаивания, которое проходит до момента потери бетоном 5% прочности.

Последствие воздействия низких температур

Обратите внимание! Обычно морозостойкость обозначается индексом F, но можно встретить и просто указание на количество циклов.

Для обычного строительства используется бетон F100 – F250. Материалы с большей устойчивостью к низким температурам востребованы либо в северных регионах, либо там, где конструкция подвергается постоянному замерзанию и размерзанию.

Вывод

Бетонная смесь представляет собой достаточно сложный и многокомпонентный состав. Грамотно подбирая ингредиенты, и точно рассчитывая их соотношение, можно получить материал с необходимыми нам характеристиками.

Конечно, освоить все премудрости без должного опыта будет сложно, так что новичкам мы рекомендуем перед началом работы изучить видео в этой статье.