У каждого строительного материала имеется базовый набор характеристик. На них основаны отличия, по которым выбирают, какой нужен состав для конкретного объекта. Как правило, все они отражены в маркировке. Ее наносят на сам продукт, упаковку или указывают в сопроводительной документации. Чтобы сделать правильный выбор смеси, нужно знать, что скрывается под расшифровкой буквенных и числовых значений.
Для цементного раствора с песком и щебнем главными считаются показатели прочности, морозостойкости, водонепроницаемости и соответствие ТУ или ГОСТу.
Также в «названии» отражается частично информация о составе (характеристика связующего компонента, его содержание), о степени усадки раствора. Вот пример полного описания товарного продукта: БСТ В25 П1 F200 W4 ГОСТ 7473-2010.
При детальном рассмотрении характеристик нужно понимать тип классификации смеси. Так, по составу относительно фракций твердого наполнителя бывает три варианта:
БСТ (тяжелый) с плотностью в районе 2,5 тонн/куб.м;
БСМ (мелкозернистый) со средним весом кубометра в 2 тонны;
БСЛ (легкий) с предельным удельным весом куба в 1,8 тонны.
По удобоукладываемости или пластичности рассматривают также три типа марочного бетона:
жесткий (Ж);
подвижный (П);
растекающийся (Р) с максимальным содержанием воды и мелкозернистого наполнителя.
Жесткость определяется пятью нормативными ограничениями: 5-10, 11-20, 21-30, 31-50, свыше 50 с. Не обязательно, но на усмотрение изготовителя или заказчика в документах также указывают коэффициент уплотнения, который измеряется в %. Например, КУ1 от 1,45, КУ5 до 1,04% с допустимой погрешностью в пределах 0,1 единицы.
Нормативная документация
Производство строительных материалов в подавляющем большинстве регламентируется государственными стандартами разного образца. ГОСТ 25192-2012 определяет классификацию бетонов по основным признакам:
Назначение;
Устойчивость к коррозии разных видов;
Вид используемого вяжущего, который определяет основные свойства материала;
Структура раствора и камня;
Условия твердения;
Прочность – основной параметр, который учитывают при выборе компонентов для приготовления раствора;
Темп набора прочности;
Плотность усредненная;
Морозостойкость;
Водонепроницаемость;
Устойчивость к истиранию.
Рассмотрим основные признаки, которые обязательно учитывают при выборе бетона для строительства.
Марка и класс бетона
Марка бетона по прочности — это показатель его прочности на сжатие, обозначается буквой «М» и числом от 50 до 1000. Число показывает максимально допустимую нагрузку, которую выдерживает бетон этой марки (в кгс/см2). Марка определяет нормативную прочность бетона (в идеальных условиях).
Марка по водонепроницаемости показывает способность бетона не пропускать воду сквозь свои поры под давлением, обозначается буквой «W» и цифрами от 2 до 20. Цифры показывают максимальное давление воды, которое выдерживает бетон. Водонепроницаемость очень важна при строительстве бассейнов, резервуаров для хранения воды, подземных и подводных сооружений. Для обычных строений используется бетон с маркой водонепроницаемости W2 или W4/
Марка бетона по морозостойкости показывает сколько циклов замораживания и оттаивания, которое может выдержать бетон в состоянии насыщения влагой без значительной потери прочности (допустимое снижение прочности — 5%). Обозначается буквой «F» и цифрой от 50 до 300, цифра обозначает количество циклов замораживания и размораживания, в ходе которых прочность не понижается.
Класс бетона — это показатель, учитывающий допустимую погрешность качества бетонной смеси при условии, что не менее чем в 95 процентах случаев его прочность будет соответствовать нормативной. То есть класс бетона показывает его фактическую прочность.
Таблица соответствия марок и классов бетона
Соотношение класса и марки бетона приведены в таблице:
Класс бетона
Средняя прочность данного класса (кг/см2)
Ближайшая марка бетона
В5
65
М75
В7,5
98
М100
В10
131
М150
В12,5
164
М150
В15
196
М200
В20
262
М250
В25
327
М350
В30
393
М400
В35
458
М450
В40
524
М550
В45
589
М600
В50
655
М600
В55
720
М700
В60
786
М800
Второстепенные качества
Водонепроницаемость, морозостойкость — еще пара необходимых характеристик, на них нужно обращать внимание. Первый показатель обязательно учитывают при строительстве подземных либо гидротехнических сооружений. Второй определяет долговечность строения, возведенного в умеренных или холодных климатических зонах. Эти важные параметры зависят от класса, а также от марки бетона. Чем он прочнее, тем выше способность камня противостоять влаге и морозам.
Водонепроницаемость обозначается буквой W (от W2 до W20), она показывает максимальное давление воды, которое в состоянии удержать поверхность конструкции. Морозостойкость — F (50-300). Последние цифры — количество циклов заморозки-размораживания, после которых материал не теряет своих свойств. Обе характеристики можно улучшить, если использовать специальные добавки.
Подвижность бетона (П1-П5), которую проверяют усадкой конуса, характеризует способность раствора растекаться только благодаря собственному весу. Это качество зависит от марки цемента, пропорций смеси, фракции, а также от формы, чистоты наполнителей, качества всех компонентов и добавок.
Соответствие класса, морозостойкости и водонепроницаемости
Чем выше марка по прочности, тем выше и морозостойкость, и водонепроницаемость. Соответствие между этими характеристиками для стандартных марок бетона приведены в таблице:
Марка бетона
Класс бетона
Морозостойкость F
Воднонепроницаемость W
бетон м100
В-7,5
F50
W2
бетон м150
В-12,5
F50
W2
бетон м200
В-15
F100
W4
бетон м250
В-20
F100
W4
бетон м300
В-22,5
F200
W6
бетон м350
В-25
F200
W8
бетон м400
В-30
F300
W10
бетон м450
В-35
F200-F300
W8-W14
бетон м550
В-40
F200-F300
W10-W16
бетон м600
В-45
F100-F300
W12-W18
Морозостойкость и водонепроницаемость бетона могут быть повышены с помощью использования специальных добавок.
Скорость набора прочности
В этом критерии рассматривается скорость набора прочности в нормальных условиях, в современном строительстве выделяют два типа, различающихся по отношению прочности на вторые сутки к 28-м (R2/R28):
Быстротвердеющие (R2/R28 больше 0,4);
Медленнотвердеющие (R2/R28 меньше, либо равно 0,4).
Виды бетонов по типу вяжущего вещества
По виду основного вяжущего вещества классифицируют бетоны.
Среди них выделяют:
Цементные. На основе цемента различных марок, самый распространённый и востребованный вид бетонных смесей. Их используют для внутренних и наружных строительных работ. Востребованные марки бетона, изготовленные на основе портландцемента.
Специальные. В зависимости от назначения в цементные смесей добавляют разного рода наполнители, к примеру, металлическую мелкодисперсную стружку для прочности. Добавление магнезита повышает жароустойчивость, барита увеличивает защитные свойства материала от проникновения рентгеновского, радиационного излучения.
Шлакощелочной. Изготавливают из шлакощелочного цемента, в состав которого входит измельченный шлак. При добавлении щелочных компонентов, происходит химическая реакция между алюмсиликатами, глинистыми компонентами. Пор техническим характеристикам, морозостойкости, водонепроницаемости, прочности превосходит бетон на основе цемента. Утилизируются отходы производства, шлак. Перспективное направление развития строительной отрасли.
Пенобетон. Вспененная цементная смесь, с добавлением песка, воды, строительного фиброволокна. Отличается низкой теплопроводностью, хорошими показателями влагостойкости. Различают конструктивный, теплоизоляционный пенобетон, соответственно маркируется.
Газобетон. Пористый материал, изготавливается методом автоклавирования. Низкая теплопроводность, но может впитывать влагу.
Фибробетон. Насыщение цементной смеси фиброволокном придаёт ему дополнительную прочность. Происходит этот процесс за счёт скрепления всех компонентов между собой множеством мелких волокон.
Арболит. Блоки изготовленные на основе цемента и стружки дерева. Теплый материал, но впитывает влагу.
Кевларобетон. Изготавливается на основе мраморной, граничной крошки, полиэфирных смол, жидкого стекла с добавлением катализатора. Получается имитация натурального камня. Либо по технологии на основе цементных окатышей, с использованием гравитационной бетономешалки.
Полимерцементный. К цементу добавляют полимерные наполнители, смолы. Бетонная смесь приобретает дополнительную прочность, отличаются высокой водонепроницаемостью.
Гипсовый. Используется для отделочных внутренних строительных работ. Добавление пластификаторов, фибры, других компонентов повышает прочность, влагостойкость.
Силикатный. Делают на основе кремнезёма, гидрата оксида кальция. Автоклавная высокотемпературная обработка повышает прочность.
Универсальные свойства бетонной смеси в том, что в зависимости от состава компонентов, добавок получают материалы с широким диапазоном технических характеристик.
Заполнители бетона
Заполнители выполняют несколько функций. Применяют для этих целей натуральное, искусственное сырьё, отходы производства. В бетонных смесях, в зависимости от заданных технических характеристик, заполнители могут составлять 70-80 % от общей массы.
Функции заполнителей:
придают материалу необходимую жёсткость;
предохраняют от резкой усадки цементного теста;
снижает ползучесть бетона в условиях повышенных нагрузок.
Заполнители различаются по фракциям, форме, морозостойкости. Проверяют на радиационное загрязнение.
Мелкие заполнители: песок, отсев щебня, гравия. Применяют зольные, шлаковые отходы. Качество наполнителей регулируют соответствующие ГОСТы (8736 — песок; 25592 — зольношлаковый заполнитель; 5578 — металлургический шлак).
В легкие бетоны добавляют:
вспученный перлит и вермикулит;
пемзу, туф;
керамзит;
термозит;
известняк;
ракушечник.
В тяжёлые бетоны вносят гравий, щебень. Для специальных бетонных смесей используют другие заполнители, в зависимости от технических требований.
Добавки для бетона
Чтобы улучшить качество бетона без существенного увеличения себестоимости его производства, производители используют различные добавки и примеси. Все эти добавки принято разделять на несколько больших групп:
пластификаторы;
модификаторы;
ускорители набора прочности;
добавки для подвижности;
самоуплотняющиеся добавки;
морозостойкие добавки;
комплексные добавки.
Пластификаторы используются для улучшения подвижности изготавливаемой смеси. Улучшенная подвижность позволяет вяжущему веществу плотно и надежно охватывать каждый кусочек наполнителя.
При застывании искусственного камня они делают его прочнее, одновременно уменьшая расход вяжущего вещества. Также применение пластификаторов позволяет увеличить плотность и улучшить водонепроницаемость смеси.
Модификаторы улучшают производственные характеристики, позволяя получать высокопрочную бетонную смесь при использовании цемента низших марок. Ускорители набора прочности позволяют существенно ускорить эту важную техническую характеристику искусственного камня, сократив время набора до 3-4 дней.
Добавки для сохранения подвижности смеси увеличивают время схватывания и используются при необходимости перевозки бетонной смеси на дальние расстояния в летнее время. Самоуплотняющиеся добавки используются при изготовлении тонкостенных и армированных блоков или других конструкций, где использование для уплотнения бетонной массы традиционных виброинструментов затруднено или невозможно. Морозостойкие добавки позволяют существенно повысить морозостойкость бетона.
Истираемость
В случае если бетон используется, как покрытие для полов, дорожек, паркингов, пандусов или иных поверхностей, подверженных износу от проезда автомобилей, ходьбы людей, перемещения грузов и т.д., важным параметром становится стойкость бетона к истираемости. По истираемости бетон делят на три марки (G):
G1 — низкая степень истираемости, подходит для условий сильной загруженности: плиты дорог и тротуаров на магистральных трассах и улицах, аэродромное покрытие, плиты перекрытий с повышенной нагрузкой от ходьбы;
G2 – средняя степень, применяется для элементов лестниц общественных зданий, покрытия подземных переходов и т.п.);
G3 – высокая степень истираемости. Бетон с такой маркой более всего распространён в частном строительстве, а также подходит для устройства дорог и тротуаров в жилом секторе, с низкой транспортной нагрузкой и лестниц жилых домов.
Разновидности пигментов и их свойства
Пигменты используют для изменения цвета бетонных конструкций. В промышленном производстве для этих целей используются:
технический углерод;
двуокись титана;
окись хрома;
умбра.
Все пигменты действуют на бетонную смесь одинаково: они поглощают часть световых волн, волны с другой длиной отражают. Такие пигментные добавки обладают повышенной стойкостью к ультрафиолету, не выгорают на солнце, не смываются дождем и обладают стойкостью к воздействию агрессивной химической среды.
Коррозионная стойкость
По этому признаку бетоны делят на 5 классов экспозиции:
XO – для использования в обычной среде без риска повышенного коррозионного воздействия;
XC – стойкие к коррозии арматуры, возникающей из-за воздействия углекислого газа из окружающей среды;
XD и XS – стойкие к воздействию хлоридов, содержащихся например в морской воде, или противогололедных реагентах;
XF – стойкие к коррозии, возникающей в результате чередования циклов замораживания и оттаивания (фактически, это разрушение бетона, возникающее из-за попеременного замерзания и оттаивания влаги в бетоне);
XA – стойкие к химической коррозии, возникающей из-за особых условий эксплуатации (химические производства и т.д.)
Каждый класс обозначается двумя буквами и цифрой, подробно они представлены в ГОСТ 31384-2017.
Рекомендации к применению бетонов разных классов.
Соответствие классов и марок бетона такое: М 50 – В 3,5; М 75 – В 5; М 100 – В 7,5; М 150 – В 10 и В 12,5.
Для подготовки проведения строительных работ рабочими используются менее крепкие классы бетона. Например, для «подложки» ленточных фундаментов, бордюров приобретаются дешевые марки — «М 50» или «М 150»
Бетон В 10 (М 150) — подходит для устройства стяжек, садовых дорожек, небольших фундаментов одноэтажных строений.
Бетон В 7,5 (М 100) — легкий вид бетона. Этот вид применяется для подготовки работ при заливке фундамента и монолитных плит, для бетонной подготовки, работая с арматурой, также в дорожном строительстве при обустройстве бордюров.
Бетон В 12,5 (М 150) — Один из легких (тощих) классов бетона. Используется при заливке фундаментов, монолитных плит только при подготовительных работах. Можно использовать при строительстве небольших сооружений. Также для образования стяжек при заливке полов, обустройстве садовых и пешеходных дорожек.
Бетон В 15 (М 200) — Этот класс бетона используется во многих строительных работах, так как у него высокая прочность на сжатие. Применяется при строительстве разных фундаментов, стен, обустройстве площадок и дорожек. Возможно использование для изготовления лестниц, в строительстве дорог, для бетонных подушек под бордюры.
Бетон В 20 (М 250) — Область применения и характеристики почти одинаковы с классом бетона В 15. Но главное отличие в том, что В 20 прочнее и имеет возможность применяться при изготовлении плит перекрытий с небольшой нагрузкой.
Бетон В 22,5 (М 300) — Является популярной маркой при возведении стен, строительстве ленточных, свайно-ростверковых, и других монолитных фундаментов, при изготовлении заборов, лестниц, отмосток, площадок и другого.
Бетон В 25 (М 350) — Такой класс бетона используется для строительства плитных фундаментов многоэтажек. Имеет высокую прочность, способен выдержать повышенные нагрузки, поэтому широко применяется при строительстве зданий общественного и коммерческого назначения. Может применяться для производства многопустотных плит перекрытия и балок. Очень популярен в монолитном домостроении, в изготовлении чаш, дорожных плит аэродромов, несущих колонн и многого другого.
Бетон В 30 (М 400) — Средний класс бетона. Очень быстро схватывается и дорого стоит. Из-за стоимости не так популярен, как В 15 и В 22,5. Но благодаря высокой прочности и надежности — незаменимый материал при строительстве банковских хранилищ, гидротехнических соединений и ЖБИ, так как к ним предъявляются особые требования. Рекомендуется к применению для объектов с высокими требованиями безопасности: аквапарки, крытые бассейны, ТРК (Торгово-развлекательные комплексы) и другие.
Бетон В 35 (М 450) — Используется в гражданском строительстве. Но из-за быстрой схватываемости и большой стоимости его применение ограничено. Применяется так же, как и бетон В 30: при возведении плотин, дамб, хранилищ банков, метро и другого.
Бетон В 40 (М 500) и В 45 (М 550) — Так как эти два класса бетона имеют большой процент цемента, то отличаются высокой прочностью. Не применяется для возведения зданий, как правило. Но используется в ЖБИ конструкциях специального назначения, в гидротехническом строительстве.
Соотношения класса и марки бетона немного приблизительны. Они зависят от особенности производства. Получить одно и то же можно применением более высококачественного цемента изменяя процентное соотношение входящих в состав смеси компонентов. Именно поэтому для одной и той же марки бетона может указываться разный класс. К примеру, для М 150 можно взять цемент «400», а можно – «500». В последнем случае его доля в общей массе будет снижена.
Марка и класс – не одно и то же, и путать их не следует. Первый показатель дает только приблизительную характеристику, так как является усредненным. Класс (В 1 – В 60) точно определяет прочность данного бетона.
Как улучшить качество затвердения
Как известно, полное затвердение бетонной смеси происходит примерно через четыре недели после укладки. Условия, в которых оно происходит, оказывают существенное влияние на прочность бетона на сжатие.
Если этот процесс происходит при жаркой погоде, то необходимо периодически увлажнять поверхность. Дополнительно можно укрывать поверхность от воздействия прямых солнечных лучей. Для этого можно применить покрытие слоем битума или воспользоваться полиэтиленовой плёнкой.
Иногда в состав смеси делают добавки для улучшения характеристик. В результате можно сократить время работы, удешевить строительство или придать бетону особые свойства.
В частности, могут применяться вещества, которые замедляют процесс отвердения. В результате этого бетонное покрытие становится более прочным.
Как проводят испытания?
Методы измерения прочности бетона, требования к тестируемым образцам устанавливает ГОСТ. Для вычисления значения используют минимальное давление, которое приводит к их разрушению. При любых проверках давление на бетон возрастает с неизменной скоростью. Методов есть несколько, каждый из них требует определенной формы образцов.
Цилиндр с диаметром 100-300 мм и куб с различной длиной ребер (от 100 до 300 мм) используют для определения прочности — на растяжение при раскалывании и на сжатие. Для проверки прочности на осевое растяжение берут цилиндры, высота которых вдвое больше диаметра, или призмы, имеющие квадратное сечение – от 100х100х400 до 300х300х1200 мм. Последние образцы также используют для проверки прочности на растяжение при раскалывании и изгибе.
Для определения свойств могут быть взяты и другие виды:
кубы с длиной ребра 70 мм;
призмы 70х70х280 мм;
цилиндры с диаметром 70 мм.
Габариты напрямую зависят от размеров заполнителя, используемого в разных видах бетонных смесей. Пробы берут из рабочего состава, затем заливают в смазанные калиброванные формы. Уплотняют массу тремя способами — штыкованием, с помощью виброплощадки либо глубинным вибратором.
Условия, в которых происходит отвердевание испытуемых образцов, зависит только от способа производства. Если искусственные камни проходят процедуру набора прочности в естественных условиях, то их хранят в накрытых материалом формах при температуре 20-25°.
Распалубку производят по-разному для каждой проверки. Для определения прочности на сжатие изделия извлекают спустя 24-72 часа. Для исследования прочности на растяжение ждут дольше — 72-96 часов. Извлеченные образцы оставляют твердеть при влажности от 95 до 100%, при температуре 20-22°.
Образцы, которые должны доходить до кондиции в других условиях, помещают в камеры для пропарки, автоклавы и т. д. После обработки их извлекают из опалубки, затем либо оставляют храниться в нормальных условиях, либо отправляют на испытания, так как иногда проводят промежуточные тесты прессованием — на третий, седьмой день и через 2 недели. Дополнительные проверки дают возможность получить предварительное заключение, но окончательный тест на 28-й день всегда завершает ряд исследований.
3 важные отличия марки бетона и класса, которые надо учесть
Рассмотрим несколько особенностей материалов, на которые влияют различия между маркой и классом бетона.
Армированный и неармированный бетон
Армирующие стальные пруты, сетки, спирали, прочие конструкции добавляют прочности бетонирующей смеси. Здесь марка и класс бетона различия приобретут существенные. Арматура увеличивает процент прочности примерно на 20-50%. Соответственно, класс прочности увеличивается.
Прочность бетона в кирпичной кладке и газобетона у блоков
По СП 15.13330.2012 для определения прочности кладки берется в расчет марка раствора и марка кирпича. Если учесть, что раствор в данном случае тот же бетон, только мелкозернистый, становится не понятно, почему учитывается марка, а не класс. Однако тут нет ошибки. В большом массиве (стена) прочность каждого кирпича и порции смеси для крепления будет усредняться.
Казалось бы, кирпич – маленький блок, рассчитывать прочность газоблоков нужно также. Однако у газобетона класс учитывается, а у кирпича нет. Все дело в размере кирпича и газоблока. В первом случае разница в прочности каждого кирпичика из сотен или тысяч штук в кладке незначительна. Блоки с их приличными размерами при расчете прочности требуют учета и марки, и класса.
Разница между классом и маркой у бетона и цемента
Эти параметры различаются, путать их не надо. У цемента отличие состоит только в единицах измерения. Первая измеряется в кгс/см2, второй – в МПа. Разницы со стандартными показателями, полученными при испытаниях, нет.
У бетона, как мы убедились, различие между маркой и классом бывает весьма ощутимым и отличается от стандартных параметров из таблиц.
Пропорции для получения бетона определенной марки
Для расчета соотношения составляющих бетона, объем цемента принимается за 1 часть. Объем других составляющих определяется согласно с информацией в таблице ниже.
Таким образом, пропорция на 1м3 для марки М200 с применением цемента М400 весом 280 кг, песка 740 кг и щебня 1250 кг примет такой вид: 1: 2,8: 4,8. Обязательным условием для получения хорошего цемента является содержание воды 20% от общего объема (180 л).
Таблица пропорций для получения бетона определенной марки.
Марка бетона
Марка цемента
Соотношение частей по массе, кг
Объемное соотношение, л
Цемент
Песок
Щебень
Цемент
Песок
Щебень
М200
М 400
1
2,8
4,8
10
25
42
М 500
1
3,5
5,6
10
32
49
М300
М 400
1
1,9
3,7
10
17
32
М 500
1
2,4
4,3
10
22
37
М400
М 400
1
1,2
2,7
10
11
24
М 500
1
1,6
3,2
10
14
28
М500
М 400
1
1,1
2,5
10
10
22
М 500
1
1,4
2,9
10
12
25
Крупные бетонные работы требуют тщательной подготовки перед тем как заливать бетон план, правильная установка опалубки, а еще до этого инженерно геодезические изыскания, что поваляет изучить рельеф местности, а также наличие подземных сооружений, что поваляет избежать трудностей и дополнительных затрат в дальнейшей работе строителей.
