Бетон: характеристики и применение
Бетон – строительный материал, который получают в результате смешивания вяжущего вещества (цемент, гипс, силикат), заполнителя (щебень крупно-, средне-, мелкофракционный, песок), специальных добавок и воды.
Бетон – один из древнейших строительных материалов. Из него строили сооружения еще в Египте, Китае, Индии, Древнем Риме. Однако для массового строительства бетон и железобетон стали использоваться только во второй половине XIX в. после получения портландцемента, ставшего основным вяжущим веществом для бетонных и железобетонных конструкций.
В зависимости от пропорций и качества составляющих определяется марка и плотность материала. Бетон в зависимости от класса может выполнять различные функции – начиная от утепления и бетонирования дорожек и заканчивая возведением мостов и защитой от радиации.
По типу вяжущего вещества этот материал бывает цементный, гипсовый, силикатный, полимерный и т.д.
По сей день наиболее распространенный вяжущий материал для производства бетона – цемент. Чем больше его в смеси, тем она прочнее. Цементный бетон в зависимости от объемной массы подразделяется на особо тяжелый (более 2500 кг/м³), тяжелый (от 1800 до 2500 кг/м³), легкий (от 500 до 1800 кг/м³) и особо легкий (менее 500 кг/м³).
Основная характеристика бетона – прочность на сжатие. Это свойство зависит от прочности каменного заполнителя (щебня, гравия) и от качества растворенного в воде цемента. Именно от нее и зависит класс материала. Обозначается она латинской буквой B и цифрами, показывающими выдерживаемое давление в мегапаскалях (МПа). Например, бетон В25 в большинстве случаев выдерживает давление 25 МПа. Чем выше класс бетона, тем выше все его показатели и тем он дороже.
Разная плотность позволяет использовать разные виды бетона для определенных целей. В зависимости от прочности на сжатие бетонные смеси имеют стандартную маркировку М. Бетон марок М-100, М-150, М-200, М-250 – это низшие классы, которые обладают небольшой прочностью при сжатии. М-300 и выше считаются наиболее качественными и способными выдерживать большие нагрузки. Самая доступная марка бетона – М-100.
Бетон марки М150 используют для подготовительных работ перед заливкой монолитных плит фундаментов, для стяжек, полов, фундаментов под небольшие сооружения, для бетонирования дорожек или установки бордюра.
Бетон марки М200 (В20) наиболее универсален. Материал позволяет решить практически весь спектр задач индивидуального строительства: заливка фундаментов, изготовление подпорных стен, лестниц, площадок, дорожек, отмосток.
Особо тяжелый бетон изготавливают на таких заполнителях, как стальные опилки, железная руда, арматура и т.д. Готовый массив из такого материала способен задерживать радиоактивное излучение. Тяжелый бетон самый распространенный, его получают из плотных заполнителей горных пород (керамзит, известняк) и используют в железобетонных и бетонных конструкциях, гражданских зданиях, гидротехнических сооружениях и т.д. Легкий бетон состоит из гидравлических вяжущих и пористых природных заполнителей. Наиболее приемлемая область применения этого материала – наружные стены и покрытия зданий, где требуются низкая теплопроводность и малый вес. Особо легкий бетон применяют главным образом как теплоизоляционный материал.
Бетон различают по трем основным характеристикам: морозостойкость, водонепроницаемость и подвижность. У разных классов бетона они разные.
Морозостойкость обозначается латинской букой F и цифрами 50–1000, означающими количество циклов замерзания-оттаивания, которые он способен выдержать. В индивидуальном строительстве лучше использовать бетон с показателями F100-F200.
Водонепроницаемость обозначается буквой W и цифрами от 2 до 20, обозначающими давление воды, которое должен выдержать образец-цилиндр этой марки. Повышенная влажность и наличие грунтовых вод могут негативно сказаться на состоянии бетона уже через несколько лет его эксплуатации. Поэтому оптимальный выбор – марки W8 или W12.
Подвижность (удобоукладываемость) обозначается буквой П и цифрами от 1 до 5. Для обычных монолитных работ достаточно использовать бетон П2-П3. Для заливки узких опалубок, колонн и других узких форм нужен П4 или «литой бетон».
Наличие добавок (суперпластификаторов) повышает подвижность бетона, увеличивает прочность и плотность, а также водонепроницаемость.
Добавки с противоморозным эффектом обеспечивают проведение строительных работ при температуре от -15 до -25 °C.
Существуют такие разновидности бетона, как песко- и железобетон. Железобетон – это искусственный строительный материал, в котором соединены в монолитное целое стальная арматура и бетон. Бетон в железобетоне воспринимает в основном сжимающие усилия, придает жесткость конструкции и защищает арматуру от коррозии. Пескобетон имеет маркировку М-300, его еще называют «литой бетон». Он представляет собой высокопрочную песко-цементную смесь с добавлением минеральных органических пластификаторов, улучшающих свойства продукта. Это безусадочная смесь для устройства высокопрочных износостойких полов в качестве несущего слоя в подвалах, гаражах, мастерских, а также при осуществлении монтажных работ. Он также широко используется как мелкозернистый бетон для устройства фундаментов, отливок и т.д.
Принципиально новый вид – фибробетон. Это разновидность цементного бетона, в котором достаточно равномерно распределены фибра и фиброволокна в качестве армирующего материала. По таким показателям, как прочность на растяжение, ударная и усталостная прочность, трещиностойкость, морозостойкость, водонепроницаемость, а также ряд других, фибробетон в несколько раз превосходит бетон традиционный. Использование технологии армирования фиброволокнами повышает ударную прочность покрытия в несколько раз, увеличивает прочность на растяжение, устойчивость к образованию трещин.
Для фундаментов, несущих конструкций и других частей дома, требуются прочные материалы. В противном случае конструкции размываются водой, на них образуются трещины, и здание может разрушиться. При покупке бетона нужно руководствоваться принципом «чем прочнее, тем лучше».
Качество бетона можно определить по его внешнему виду. Бетонная смесь после перемешивания не должна содержать зерен щебня или гравия, не покрытых раствором. Если ударить лопатой плашмя по бетону, то по оставленному лопатой следу можно судить о качестве смеси. Если при ударе пустоты между крупными частицами не заполняются раствором, то его в бетоне недостаточно. Если же при ударе лопатой она оставляет глубокий след, бетон содержит избыток раствора, что приводит к увеличенному количеству мелких пор в нем. А значит, и к худшему сцеплению друг с другом.