0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Бетонная смесь увеличение цемента

Бетон – разновидности, свойства и применение

Бетон – это один из важнейших конструкционных материалов, который используется при строительстве различных жилых и производственных объектов. Благодаря высокой прочности из него можно возводить несущие элементы зданий любой сложности. Ведь он способен выдерживать значительные нагрузки.

Бетоном называют смесь из цемента, песка, различных более крупных наполнителей и воды. После высыхания такая смесь становится очень прочной, практически неотличимой от природного камня. Именно поэтому бетон иногда сравнивают с камнем.

Бетонная смесь увеличение цемента

Производители, при указании цены на бетон или бетонные смеси, в своих прайс-листах обычно описывают марку бетона, класс прочности и материал наполнителя. А иногда можно встретить и такую маркировку: M350 В25 П4 F200 W8. О том, как разобраться в марках бетона и маркировке бетонных смесей, пойдет речь в этой статье.

Бетон и бетонная смесь – это, по сути, одинаковые понятия. Разница лишь в том, что бетонная смесь – перемешанная однородная смесь вяжущего вещества (цемента и пр.), заполнителей (щебня, песка и пр.), воды и добавок. А бетон – это уже отвердевшая бетонная смесь.

Новые ГОСТы (25192-2012, 7473-2010) обязывают производителей бетона указывать маркировку своих бетонных месей (БСГ – бетонная смесь готовая, БСС – бетонная смесь сухая). Маркируются основные важнейшие свойства бетона – это марка (M), класс (B), подвижность (П), морозостойкость (F) и водонепроницаемость (W).

Марка (M) и класс бетона (B)

При покупке бетона основное внимание обычно акцентируется на марке и классе бетона.

Цифры марки бетона (M200, M350 и т.д) обозначают (усреднённо) предел прочности на сжатие в кгс/см3. Соответствие необходимым параметрам проверяют сжатием (специальным прессом) кубиков отлитых из пробы бетонной смеси, и выдержанных в течение 28 суток. Условно говоря, чем выше в бетоне содержание цемента, тем бетон прочнее – поэтому принято также считать, что число после буквы M (от50 до 1000) показывает содержание цемента: бетонные смеси марок M50 – M100 относятся к сортам бетона с низким содержанием цемента, а M500-M600 – с высоким.

Соответствие марки бетона классу прочности:

Марка бетонаКласс по прочности
M100B7,5
M150B10
M200B15
M250B20
M300B22,5
M350B25
M400B30
M450B35
M550B40
M600B45

Подвижность (П)

Подвижность – это маркировка удобоукладываемости бетонной смеси, рассчитываемая по осадке конуса (ГОСТ 7473-2010)

Грубо говоря, подвижность бетона – это способность смеси заполнять форму, в которую она помещена, способность расплываться и занимать предоставленный объем.

Подвижность определяют опытным путем. Бетонная смесь заливается в конус высотой 30см. После снятия конуса производится измерение величины осадка. Если форма сохранилась практически без изменений (осела на 1-5см) то такой бетон называется жестким. Он почти не изменяет форму, но отлично формуется при помощи вибрационных уплотнителей. Подвижность такого бетона мала, и его использование ограничено: такая бетонная смесь тяжело устанавливается в опалубку определенной формы. Смеси с осадкой от 6см до 12см, относятся к пластичным типам.

Категории подвижности бетонной смеси:

Подвижность бетонной смесиОсадка конуса
Малоподвижная (П1)1 – 5 см
Подвижная (П2)5 – 10 см
Сильноподвижная (П3)10 – 15 см
Литая (П4)15 – 20 см
Текучая (П5)21 и более

На практике подвижность бетона часто именуют также пластичностью или удобоукладываемостью – т.е. насколько удобно смесь будет укладываться в форму и насколько быстро ее принимать, а также, каким транспортом целесообразней производить доставку бетона.

Для обычных монолитных работ используют бетон с подвижностью П3. При заливке сложных конструкций лучше заказывать П4-П5. Смеси с повышенной пластичностью быстрее и легче принимать и укладывать в опалубку, без применения вибратора. Кроме того, пластичные бетонные смеси удобно прокачивать бетононасосом.

Важно знать: увеличение подвижности бетона достигается добавлением на заводе пластификаторов, а не воды. Вода способна значительно ухудшить качество бетона.

Морозостойкость (F)

Показатели морозостойкости бетона отражают количество количество циклов замерзания-оттаивания, выдерживаемые бетоном (от 25 до 1000). Низкая морозостойкость приводит к постепенному снижению несущей способности и к быстрому поверхностному износу бетонной конструкции.

Основная причина разрушения бетона под воздействием низких температур — расширение воды в порах материала при замерзании. Т.е. морозостойкость, в основном, зависит от структуры: чем выше объём пор, доступных для воды, тем ниже морозостойкость.

Сегодня благодаря применению специальных химических добавок (уплотняющих, воздухововлекающих и т.д.) удаётся создавать смеси, выдерживающие сверхнизкие температуры. Строительные бетоны М100, М150 обычно имеют маркировку F50, а бетоны М300, M350 — от F200.

Водонепроницаемость (W)

Водонепроницаемость – это способность бетона не пропускать воду под давлением. При этом давление постепенно повышают до достижения определенной величины, пока не начнется просачиваться вода.

Водонепроницаемость бетона маркируют буквой W и условными единицами (чем выше значение, тем больше водонепроницаемость). Промышленные бетонные смеси имеют параметры от 2 до 20. Водонепроницаемость – одна из важных характеристик бетона, раскрывающая возможность использования смеси под открытым небом, в подземных сооружениях с высоким уровнем грунтовых вод и пр. Для повышения значения W при производстве бетона используют определенные химические добавки или специальный цемент (пластифицированный и др.). В строительной среде бетон с высокой водонепроницаемостью называют также гидротехническим.

© «ELBA-БЕТОН» Производство бетона в Нижнем Тагиле

Состав бетона для заливки основания

Состав бетона:

  • 11% цемента
  • 16% воды
  • 6% воздуха
  • 26% Песок
  • 41% гравия или щебня

Цемент

Есть много типов бетона, которые доступны путём изменения пропорций основных ингредиентов состава смеси.

Портландцемент является самым распространённым видом цемента. Это основной ингредиент в бетоне, растворе и штукатурке.

Английский инженер Джозеф Аспдин запатентовал портландцемент в 1824 году.

Он состоит из смеси оксидов кальция, кремния и алюминия и изготавливается путём нагрева известняка (источник кальция) и глины, а затем измельчения этого продукта (клинкер) с источником сульфата (обычно гипс). Изготовление портландцемента создаёт около 5% выбросов CO 2.

Вода и цементирующий материал в процессе гидратации образуют цементное тесто. Компоненты цементного теста заполняет пустоты в нём, и позволяют ей течь более легко. Небольшое количество воды в цементном тесте делает бетон прочнее.

Большое количество воды делает бетон сыпучим. Гидратация включает в себя множество различных реакций, которые часто происходят в одно и то же время. В процессе гидратации все компоненты связываются и образуют твердую массу.

Реакция

Химические обозначения: 3 S + H2O → CSH (гель) + СаОН

Стандартные обозначения: Ca3SiO5 + H2O → (СаО) • (SiO 2) • (H 2 O) (гель) + Са (ОН) 2

Сбалансированное: 2Ca3SiO5 + 7H2O → 3 (СаО) • 2 (SiO 2) • 4 (H2O) (гель) + 3Cа (ОН) 2

Мелкие и крупные заполнители составляют основную часть бетонной смеси. Как правило, заполнителями являются песок, гравий и щебень. Сегодня все чаще используется переработанные заполнители от строительства, сноса и раскопки отходов в качестве частичной замены природных заполнителей.

Химические добавки

Химические добавки являются материалами в форме порошка или жидкости, которые добавляются в бетонную смесь, чтобы дать ему определённые характеристики. При обычном использовании добавки добавляется к бетону во время дозирования и смешивания.

Материалы для изготовления бетонной смеси

Изготовить бетонную смесь можно несколькими способами, которые могут отличаться соотношением компонентов, фракциями и добавками наполнителей, марками цемента. Каждый состав применяется для конкретных условий строительства. Обычно для приготовления бетонной смеси используют следующие компоненты:

  • цемент;
  • воду;
  • щебень или гравий;
  • строительный песок.

На изготовление 1 куб.м бетона понадобится около 200 л воды, 350 кг цемента (0,2 куб.м), 0,6 куб.м щебня и 0,6 куб.м песка. Если нужно приготовить 100 л продукта, то количество компонентов будет таким: цемент – 30 кг (3 ведра), песок – 70 кг (5 ведер), щебень – 100 кг (8 ведер).

В качестве вяжущего вещества чаще всего применяется цемент марки 400. Если использовать цемент более низкой марки, то нужно увеличивать его количество. Например, при использовании марки М300 вместо М400 количество цемента нужно увеличить на 30%.

Вода для изготовления бетона должна быть максимально чистой, то есть без содержания каких-либо примесей, агрессивных веществ или масла.

Таблица пропорций компонентов бетона при использовании цемента марки М400 (цемент, песок, щебень).

Если бетонная смесь готовится в жаркую погоду, то можно брать холодную воду, чтобы она не схватилась раньше времени. Очень сложно определить заранее нужное количество воды, так как здесь играет роль влагопотребность цемента, влажность песка и щебня. Литраж воды определяется уже в самом процессе изготовления смеси.

Щебень лучше применять мелкой фракции (2-20 мм). Наилучший результат получается при использовании щебня естественных горных пород, дробленного или мелкого речного гравия. Можно использовать также и искусственный щебень, керамзит, шлаки, известняк или кирпич, однако необходимо учесть, что бетонная конструкция в таком случае будет иметь меньшую прочность. Это также приводит к уменьшению морозостойкости бетона, что неприемлемо для конструкций, находящихся во влажной земле при низких температурах воздуха.

Песок для приготовления бетонной смеси следует брать чистым, крупным, без дополнительных составляющих – органических частиц, ила, глины. Для исключения таких частиц можно заранее просеять песок. От того, насколько он будет чистым, зависит прочность бетона, а применение грязного песка может привести к увеличению расхода цемента (15-20% от нормы).

Укладка тощей бетонной смеси

Как уже было написано, тощий бетон незаменим при работах по подготовке грунта к установке фундамента или заливке на нем перекрытия. Толщина подготавливающего слоя находится в пределах 5-10 см. Обедненный раствор укладывается после удаления верхнего слоя грунта, уплотнения оставшегося и подсыпки на него песка и щебня. Каждый из слоев, предшествующих бетону, должен быть утрамбован. Общая толщина подушки из песка и щебня составляет около 20 см. На плотных грунтах толщина и подсыпки, и подготавливающего бетонного слоя может быть уменьшена.

Тощим раствором осуществляется предварительное выравнивание поверхности, после которого на нее укладывается гидроизоляция.

Чтобы упрочить основание под фундамент, его можно проармировать. Для этого используется арматура сечением не менее 8 мм. При армировании слоя из тощего бетона необходимо обеспечить его связку с фундаментом, который будет заливаться позднее. Для этого делаются выпуски, выступающие из подготовительного слоя на высоту не менее 0,3 м.

Можно добавить несколько слов о простоте приготовления тощего бетона. Его можно сделать, не пользуясь бетономешалками или иными емкостями. Компоненты будущего раствора насыпаются на предварительно подготовленную поверхность. Сверху высыпается цемент. Все составляющие перемешиваются, после чего сбрызгиваются водой. Намокшую смесь необходимо утрамбовать. Следует учесть, что минимальное количество воды не способствует активной гидратации цемента, поэтому после укладки тощего раствора его следует накрыть на время полиэтиленом или другой водонепроницаемой мембраной. В этом случае испарение жидкости замедлится.

Виды добавок для бетона

Добавки, используемые для приготовления бетона.

В настоящий момент любой завод или комбинат, производящий товарный бетон или ЖБИ, обязательно применяет различные добавки для бетона, которые существенно улучшают качественные характеристики смеси и влияют на процессы схватывания и твердения бетона. Для чего нужны добавки для бетона, если бетонный раствор изготовлен на современном компьютеризированном оборудовании, полностью соблюдены нормы закладки сырья, регламент изготовления (порядок и время замеса), использованы качественные ингридиенты: цемент, щебень, песок, вода? Правильно приготовленная смесь — по определению уже хороша, но если использовать добавки для бетона, то возможно еще улучшить бетонную смесь: увеличить прочность при том же количестве цемента, подвижность, повысить её гидрофобность, морозоустойчивость, защиту от солей, кислот, маспобензостойкость.

Современное производство товарного бетона или ЖБИ позволяет выпускать продукцию по олимпийскому принципу «быстрее, выше, сильнее». Как раз для этого и нужны специальные добавки, изменяющие поведение бетона на разных стадиях застывания и твердения, и оказывающие влияние на рабочие характеристики готового бетона в течение всего времени эксплуатации.

А сейчас проведем обзор основных видов добавок, которые применяются на современном производстве товарного бетона. Они условно разделяются на следующие группы добавок:

— изменяющие показатели подвижности, пластичности, водоудержания, порообразования и так далее.

— влияющие на скорость схватывания и отвердения бетона, регулирующие процесс гидратации, особенно, в начальной стадии схватывания и на скорость набора прочности бетона.

— придающие бетону специальные свойства: полимерная, биоцидная и т.п.

— антифризные добавки, для возможности бетонирования при отрицательных температурах.

— повышающие прочность бетона, морозостойкость, улучшающие антикоррозионную устойчивость.

— ингибиторы коррозии стальной арматуры, входящей в состав железобетонных изделий и железобетона.

— расширяющие, снижающие усадку, препятствующие образованию трещин, создающие самонапряжение железобетона.

— пигментные добавки для бетона.

— гидроизоляционные добавки, кольматрирующие добавки, гидрофобизаторы и другие добавки, понижающие проницаемость бетона.

— поробразующие добавки для легких бетонов: газообразующие, воздуховолекающие, пенообразующие и т.п.

Суперпластификатор (пластификатор).

Суперластификатор (производная пластификатора) — это самая популярная добавка, применяемая для производства товарного бетона. На сегодня, добавки, влияющие на уменьшение воды в составе бетонной смеси — наиболее востребованы. При их использовании, имеются следующие преимущества: увеличение текучести бетонного раствора без добавления дополнительной воды, раствор более пластичен, экономия цемента, увеличивается прочность, водонепроницаемость, улучшаются противоморозные характеристики.

В производстве товарного бетона имеется парадоксальное противоречие: для того, чтобы сделать товарный бетон или ЖБ изделие прочнее и долговечнее, нужно максимально уменьшить количество воды при затворении (снизить водоцементное соотношение). Желательно оставить такое количество воды, которое требуется только для полноценного процесса гидратации цемента. На практике это почти невозможно из-за нереальности нормальной укладки такой жёсткой смеси. Чтобы смесь была достаточно подвижной и пластичной, вводится гораздо большее количество воды, чем необходимо для гидратации. А излишняя вода может снижать расчетную прочность бетона. А что можно сделать, если необходима жидкая (литьевая) смесь, например, для подачи в опалубку с помощью бетононасоса? В такой ситуации применяются специальные добавки — пластификаторы, которые начали использовать с середины прошлого столетия. Сегодня, в основном, используют так называемые суперпластификаторы. Их начали применять в СССР с начала восьмидесятых. Единоличный лидер — это суперпластификатор СЗ. Рассмотрим, чем же так привлекательны пластификаторы?

— экономия цемента. Для получения бетоного раствора одинаковой подвижности и той же прочности с применением СЗ и без, на один куб раствора требуется на 15% менше цемента. Достигается такой результат за счёт уменьшения необходимого количества воды для затворения. Для сохранения необходимой подвижности смеси, производители обязательно вводят пластификаторы (суперпластификаторы) в состав бетона. Таким способом снижается водоцементное отношение, одновременно не снижается подвижность;

— при той же прочности ЖБ изделий и железобетонных конструкций повышается подвижность бетонной смеси. Это крайне важно для монолитного строительства, где широко применяется подача бетона бетононасосами, требующими для нормальной работы пластичности бетона П4-П5 (с осадкой конуса до 20 — 25 см);

— увеличение окончательных значений прочности до 25%;

— благодаря увеличению значений пластичности (осадки конуса) не нужно вибрировать свежеуложенную смесь;

— нет сложностей с заливкой армированных конструкций — колонн, перекрытий и т.п.;

— получение составов с повышенной плотностью, что влияет на водонепроницаемость ЖБ изделий и железобетонных конструкций;

-повышение морозустойтойчивости вплоть до F350 и трещиноустойчивости;

— уменьшается усадка твердеющего бетона;

— возможность производить высокопрочные бетонные смеси, с прочностными показателями на сжатие до 100МПа и более.

— заводам, выпускающим ЖБИ, выгодно использовать пластификаторы из-за того, что сокращается время пропаривания изделий или появляется возможность снизить температуру в пропарочных камерах. А это экономия энергозатрат, уменьшение времени оборачиваемости форм и, следовательно, снижение себестоимости готовых изделий.

— увеличивается адгезия арматуры с бетоном более, чем в 1,5 раза.

Всех перечисленных преимуществ достаточно для понимания выгодности применения добавок при производстве бетонных смесей и ЖБ изделий. Но, как говорится, у медали есть и оборотная сторона. Есть один маленький минус. Это незначительное увеличение времени схватывания и твердения бетонной смеси. Для компенсации данного эффекта иногда применяется ускоритель твердения. Такая добавка как раз компенсирует отрицательное действие пластификатора, а именно замедление твердения готовой конструкции.

Сегодня всё чаще применяются комплексные добавки. Обычно, они двухкомпонентные. Например, пластификатор, а к нему ускоритель твердения, или воздухововлекающая добавка, или микрокремнезём и т.п.

Ускоритель твердения бетона.

Для компенсации воздействия пластификатора, немного замедляющего процесс твердения, часто вводится специальная добавка — ускоритель твердения. Ускорители применяются при решении нестандартных задач, когда необходима быстрая схватываемость нижнего слоя бетонной заливки, чтобы можно было продолжить многоуровневую заливку как можно раньше. Стандартный случай — монолитная чаша для бассейна, когда в единую опалубку дна и стенок бассейна нужно уложить бетон так, чтобы при литье стен он не выдавил своим весом только что залитое дно. Обычно эта процедура растягивается до момента застывания бетонного дна, но ее можно сократить, если применить добавку-ускоритель. Ещё одно направление применения ускорителей — производство бетонных работ в холодную погоду. Напомним что, чем ниже температура, тем медленней происходит гидратация цемента, схватывание и набор прочности. Здесь нам помогут ускорители.

Замедлители.

Применяют замедлители для увеличения времени до момента схватывания бетонной смеси. Чаще всего это необходимо в случае транспортировки бетона на дальние расстояния, при отсутствии возможности быстрого использования смеси и т.п.

Воздухововлекающие добавки.

В процессе замеса в смеси образуются мельчайшие пузырьки воздуха. Зачем это нужно? Благодаря наличию микропузырьков улучшаются морозоустойчивость бетона и термоизоляционные характеристики.

Противоморозные (антифризные) добавки.

Основное назначение противоморозных (антифризных) добавок (ПМД) — это обеспечение возможности бетонных работ пои низких температурах. Некоторые виды добавок дают возможность бетонирования при температурах до — 25 градусов. Это конечно экстрим. Главная суть процесса застывания бетонного раствора — это явление гидратации цемента. По-простому — процесс взаимодействия силикатов, алюминатов с водой и дальнейшей кристаллизации. Этот процесс очень зависит от температуры окружающей среды. При температурах близких к нулю схватывание цемента замедляется (в несколько раз по сравнению с нормой), при отрицательных — оно и вообще останавливается, по простой причине замерзания этой самой воды. Как раз с этим борется антифризная добавка.

Две задачи антифризных добавок — сократить время до момента схватывания цемента и твердения бетона (при низких температурах), снизить точку замерзания воды. То есть сделать так, чтобы вода не замерзала до -5, -10 или -15. Соленая вода — пример выхода из подобной ситуации.

Существует ряд мифов по поводу вреда и пользы антифризных добавок. Например, коррозия арматуры, уменьшение прочности, и ещё много всего. Миф первый: коррозия арматуры. Если взять самый обычный нитрит натрия, то он, как раз наоборот, служит ингибитором коррозии. Многие антифризные добавки положительно влияют на адгезию арматуры с бетоном. Не говоря уже про комплексные добавки.

Миф второй: возможное снижение прочности. При стандартном процентном введении добавки в бетон действительно есть некоторое отставание в сроках набора прочности, но при достижении 28 суток лидирование стандартного образца без добавки (твердеющего в стандартных лабораторных условиях — при +20 градусах) исчезает, и далее наблюдается как раз больший прирост прочности у бетонов с антифризными добавками.

Но стоит помнить и про ненормальное процентное введение добавок в бетон. Вот здесь и открываются возможные неприятности. При недостатке введения ПМД, смесь замерзает, гидратация цемента останавливается и возобновляется снова только с приходом температуры выше нуля. Обычно это проходит практически безболезненно. Если это не какая-то напряженная конструкция, типа пролета моста или несущего ригеля, которую за зиму успели загрузить. Очень важно, в какой момент процесса застывания бетон замёрз, в какой состоянии находился бетон, успела ли набраться критическая прочность; воздействовала при этом вода (дождь, тающий снег) на бетонную поверхность и так далее. Вот в таком случае возможна потеря прочности вплоть до 20% и в уменьшение морозоустойчивости до 50%, так же может происходить отшелушение поверхностного слоя бетона, эрозия и так далее. Если сравнивать данные лабораторных и натурных тестов, то можно сделать выводы, что антифризные добавки (особенно комплексные) оказывают положительное влияние на конечные характеристики железобетонных конструкций. Увеличивается плотность бетона (водонепроницаемость), происходит ингибирующее воздействие на арматуру, повышается проектная прочность в сравнении с бездобавочным бетоном.

Опять же, всё это возможно при одном условии, что добавка не «левая».

Видов и производителей добавок очень много много. Перечислить их все и описать — задача отдельного труда. Мы упомянули лишь самые используемые.

Зависимость подвижности от состава смеси

Бетон, применяемый в строительстве, состоит из цемента и нейтральных наполнителей – щебня разных фракций, песка. Его подвижность зависит от соотношения, качества наполнителей и наличия примесей. Чтобы изменить некоторые характеристики применяют специальные присадки, добавки для увеличения текучести называются пластификаторы. Идеальная пластичность достигается при правильном соотношении водоцементной смеси, увеличение количества наполнителей делает ее более жесткой.

Чтобы добиться оптимальной прочности и текучести растворов, пропорция воды и цемента в растворе по массе должна составлять 0,4. Нарушение этого баланса приводит к снижению прочности после затвердевания. А добавление воды в готовый состав для увеличения подвижности приведет к тому, что расслаиваемость бетонной смеси резко снизит качество конструкции. Малая подвижность достигается добавлением песка, в результате чего она не расслаивается, но для качественной укладки требуется трамбовка.

График водопотребности бетонной смеси

Повысить подвижность раствора, можно увеличив долю цемента в нем. Это связано с тем, что тонкая фракция цемента обволакивает поверхности зерен наполнителей, не позволяя соприкасаться, трение между ними уменьшается, а текучесть увеличивается. Данный способ повышения текучести не сказывается на прочности, но увеличивается стоимость раствора. Повышает подвижность и укрупнение фракции щебня, поскольку меньшая площадь снижает внутреннее трение. Но галечный щебень не рекомендовано использовать, поскольку его гладкая поверхность снижает прочность состава.

Сильно влияет на показатели П1-П5 наличие различных примесей. Поэтому в щебне или песка неприемлемо большое количество пыли, органических включений или глины. При затвердении такие примеси создают зоны со сниженной прочностью, что сказывается на надежности зданий и сооружений.

После изготовления раствор сохраняет пластичность в течение 2 часов. Чтобы доставить его на место с сохранением нужной текучести применяют пластификаторы. Это присадки, позволяющие сохранять и даже увеличивать пластичность раствора до 25%. Их применение даст возможность отказаться от трамбовки или применения вибрации даже с растворами П2-П3. В их состав входят парафин, эфир фталевой кислоты, фосфаты и другие вещества. Раствор с пластификатором сохраняет показатели текучести на протяжении 6 часов после изготовления, этого достаточно для естественного заполнения пустот. При домашнем строительстве в качестве пластификатора иногда применяют мыло или средства для мытья посуды.

Правильно подобранная пластичность обеспечит быструю и качественную укладку бетона, повысит его технические характеристики после затвердевания. Это достигается оптимальным соотношением компонентов и условиями укладки. Подвижность раствора оперативно подбирается непосредственно во время проведения работ, исходя их этих факторов.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector