Камень, получаемый искусственным путём в результате формования, схватывания и затвердевания смеси цемента, воды и фракционных заполнителей, принято называть бетоном. Считается, что способ получения такого материала придуман в глубокой древности и был известен ещё строителям античных времён. Возможно, это и так.
Однако фактическая история возрождения рецептурных составов смесей, применяемых сегодня для получения современных бетонов, ведёт свою историю в течение периода не более двух сотен лет.
Класс бетона, характеризующий показатели его качества, принято называть маркой. В зависимости от показателей, различают полный диапазон марок бетонов от м50 до м1000, позволяющий выполнять работы начиная от дорожек в саду и заканчивая защитными колпаками рабочих зон реакторов АЭС. Впрочем, широкое практическое применение нашли марки от м100 до м500, среди которых наибольшую востребованность и универсальность использования отмечается у тяжёлых бетонов марки м300.
Характеристика бетона м300
Говоря «тяжёлый бетон», нужно понимать, что плотность материала, определяемая целым рядом факторов, находится достаточно просто, путём деления его массы на занимаемый объём. Уникальность свойств бетонов м300 определила их применение во всех местах и конструкциях, испытывающих постоянные силовые воздействия (фундаменты, несущие колонны и балки, плиты перекрытия, и т. п.)
Средний показатель плотности, характерный для м300, находится в диапазоне от 1,85 до 2,5 т/куб. м. На её уровень влияет тип, качество, состав и соотношение компонентов: цементного связующего, песка, заполнителя и воды. Плотность бетона определяет целый ряд рабочих параметров:
- удобство приготовления и укладки смеси;
- однородность структуры получаемого бетонного изделия;
- способность сохранять форму и свойства после затвердения (прочность).
Заполнителем в м300 служит гравий или гранит, повышающие плотность и прочность изделий из такого бетона. Применение марки разнообразно и включает:
- фундаментные основания зданий и сооружений повышенной этажности;
- стены, опоры, перекрытия, площадки и лестничные пролёты;
- тротуарная плитка, бордюры, дорожное полотно и т. п.
Преимущества:
- Высокие показатели прочности, надёжности и долговечности.
- Изделия обладают высокой морозоустойчивостью и водонепроницаемостью, повышенной эластичностью и упругостью, отличными огнеупорными качествами.
- Использование специальных добавок позволяет легко улучшить требуемую характеристику изделия из бетона м300.
Вместе с тем марка требует более тщательного соблюдения технологии изготовления состава и его укладки. Нельзя допускать резких перепадов температуры и переизбытка воды, при которых происходит расслоение и потеря прочности. М300 относится к тяжёлым бетонам, поэтому уложенная смесь требует тщательного уплотнения. Стоимость определяется видом заполнителя: наиболее дорогим является гранитный щебень, обеспечивающий максимальную прочность.
Какие компоненты входят в состав бетона м300
Состав бетона марки М300 должен обеспечивать требуемую прочность. Специалисты рекомендуют использовать марку цемента, превышающую по величине требуемую прочность бетона примерно в 2 (для портландцементов) или в 3 раза (для других цементов). Как правило, стандартами производства предусматривается использование не ниже М400 (чаще М500).
Существуют определённые требования к качеству щебня, песка и гравия (последний применяется гораздо реже). Они должны быть чистыми, если необходимо, материалы тщательно промывают и сушат. Разумеется, вода для затворения должна быть чистой. Например, пропорции бетона м300, для получения кубометра выглядит так:
- Портландцемента (М400) 7 мешков по 50 кг (350 кг).
- Щебень гранитный, средней фракции (1200 кг).
- Песок строительный (750 кг).
- Вода 180 л.
Специальные заполнители
Подбирая заполнители, важно следить, чтобы щебень, гравий и песок имели различную фракционность зёрен. Это поможет максимально уменьшить пустоты между ними, чем меньше пустот, тем больше, следовательно, плотность и прочность бетонной смеси. При минимальных пустотах в крупных заполнителях, сокращается расход песка и цемента. Существуют определённые нормативы приемлемого наличия пустот в различных заполнителях:
- Для щебня 50%.
- Для гравия 45%.
- Для песка 37%.
Проверить указанные параметры очень просто. Смесь заполнителей или отдельно каждый вид засыпается в ведро, объёмом 10 литров, доверху. Из второго ведра, того же объёма, в первое тонкой струёй до краёв заливается вода. По остатку во втором ведре находится показатель пустот заполнителя. Например, если из 10 литров воды влито 5,5 литров, следовательно, показатель составит 55%.
Для увеличения плотности можно использовать достаточно эффективный приём разделения заполнителей на фракции, просеивая их через сита, стандартных типоразмеров ячеек:
- для гравия или щебней ряд составляет 80, 40, 20, 10 и 5 мм;
- для песка -5, 2,5, 0,5, 0,3 и 0,15 мм.
Остающиеся на сетке, после просеивания, зёрна, принято называть фракционной составляющей наполнителя. В дальнейшем, для получения смесей, полученные фракции смешиваются с первой по пятую в определённых соотношениях. Например, для гравийной крупнозернистой смеси распространён состав по фракциям:
- первая фракция (40 мм) от 50 до 65%;
- вторая (20 мм) от 20 до 30%;
- третья (10 мм) от 25 до 30%.
Также часто готовится смесь крупнозернистого наполнителя, включающая до 5% самой крупной и самой мелкой фракций и по 30% оставшихся второй, третьей и четвёртой. Правильно подобранный размер зерен наполнителей (щебень, гравий и песок) даст возможность, при разном содержании связующего цемента, получать марочный бетон.
Предпочтительнее применение гранитных крупнозернистых наполнителей, но допускается использование известковых. Используемый песок должен иметь плотность, не ниже 1,8 кг/кб. м. Готовя смесь, нужно учесть, что избыточное количество цемента ведёт только к его перерасходу. С другой стороны, недостаток вяжущего компонента приводит к низкой плотности, увеличенной водопроницаемости, снижению морозостойкости и коррозии уложенной арматуры. Как следствие, конструкция быстро разрушается.
От чего зависит вес бетона
В современной практике принято говорить о разделении этого искусственного камня по весу на четыре вида состоящих, соответственно, из особо лёгких, лёгких, тяжёлых и особо тяжёлых. Отношение к видовой группе определяется применяемыми в смесях заполнителями.
Так, для особо лёгких применяется технология создания в массе большого количества воздушных пузырьков (вспенивание). В особо тяжёлых бетонах смешаны металлические скрапы, тяжёлые шпаты, железорудные минералы и т. п. Помимо смеси, в бетонной массе ответственных конструкций обязательно укладывается каркас из стальной арматуры, вместе с весом увеличивающий прочность отливаемой конструкции.
Как уже сказано выше, м300 относится к тяжелым видам бетона. Тяжёлые бетоны включают крупнозернистые заполнители из твёрдых природных камней. Это может быть крупный гравий или щебень, чаще гранитный. Определённый вес имеет песок, цемент и вода.
Как вычислить удельный вес бетона м300
Из приведенного выше материала становится понятным, что вычислять такой вес нет необходимости, т. к. он будет разным даже для изделий нескольких партий смеси, приготовленной из одних и тех же компонентов. С другой стороны, зная требуемое количество и примерную плотность зернистых компонентов, смешиваемых для приготовления бетона м300 (на 1 куб), по каждому:
- Щебень гранитный 1,4 т/куб. м (1,3 т).
- Песок строительный 1,45 т/куб. м (0,65 т).
А также примерное количество воды (160 — 170 л) и цемента (около 350 кг), можно попытаться простым арифметическим сложением вычислить вес кубического метра без каркаса из стальной арматуры. В сумме получается около 2,4 т. Вес может меняться, в зависимости от места укладки и применения готовящегося бетона. От соотношения фракций щебня и т. п. В общем, становится понятным, почему «удельным весом» на практике почти никто не оперирует.
Для практических целей строительства, определения требуемой нагрузочной способности фундаментов и т. п., используется объёмный вес. Примерные его величины также зависят от компонентов и их применения. Для изделий из бетона м300, принятый, действующим с 1979 года стандартом, вес одного кубометра составляет:
- с заполнителем (гравий, щебёнка) — 2,4 т;
- с заполнителем (гравий, щебёнка), армированный стальным каркасом — 2,5 т.
Специалисты отмечают, что конечный вес куба бетона зависит также от способа приготовления смеси, техники уплотнения, количества воды и т. п.
