Бетоны и бетонные смеси.
Расход цемента и заполнителей для приготовления бетона.
Сроки твердения бетона.
Защита бетона в начальный период твердения.
Оценка прочности и однородности бетона на строительстве и на заводах товарного бетона должна выполняться в соответствии с ГОСТ 18105-72*.
Основным технологическим свойством бетонной смеси является удобоукладываемость. Удобоукладываемость бетонной смеси оценивается по указателям подвижности и жёсткости в соответствии с методами испытаний, приведенными в ГОСТ 10181-76 табл.1.
1. Общая характеристика бетона.
Бетоны подразделяют:
- по объёмной массе -
- особо лёгкие - 500 кг/м3;
- лёгкие - 500…1800 кг/м3;
- тяжёлые - 1900…2400 кг/м3;
- особо тяжёлые - 2500 кг/м3.
- по прочности (при сжатии) на марки -
- М-35, М-50, М-75, М-100, М-150, М-200, М-250, М-300, М-400, М-500 и М-600;
- по морозостойкости (в циклах попеременного замораживания и оттаивания) на марки -
- Мрз-10, Мрз-15, Мрз-25, Мрз-35, Мрз-50, Мрз-100, Мрз-150, Мрз-200, Мрз-300;
- по водонепроницаемости на марки, при которой не наблюдается просачивания воды через образец 28-дневного возраста -
- В-2, В-4, В-6, В-8 - выдерживающие давление воды соответственно не менее 2, 4, 6, 8 кгс/см2;
- по показателям жёсткости и подвижности (табл.1) -
Таблица 1: Характеристика бетонов -
| п/п | Вид
бетонной смеси | Жесткость,
с | Осадка конуса,
h (см) |
| 1 | 2 | 3 | 4 |
| 1 | Особо жёсткая | Более 200 | 0 |
| 2 | Жёсткая | 50-150 | 0 |
| 3 | Малоподвижная | 45-15 | 0-2 |
| 4 | Подвижная | 10 и менее | 3-8 |
| 5 | Литая | - | 15-18 |
А. Подвижность.
Подвижность (удобоукладываемость) бетонной смеси по ГОСТ 10181-76 характеризуется величиной осадки конуса из этой смеси (см. рис.).
Чем больше осадка h, тем больше подвижность смеси.
При h=0, показатели удобоукладываемости бетонной смеси определяют техническим вискозиметром, который состоит из внешнего кольца цилиндрической формы диаметром 300 мм, высотой 200 мм и внутреннего - диаметром 215 мм и высотой 130 мм.
В зависимости от крупности заполнителей низ кольца устанавливают на расстоянии 10…70 мм от низа формы.
Для испытания бетонной смеси во внутреннее кольцо устанавливают стандартный конус и после заполнения бетоном его снимают.
Затем прибор закрепляют на лабораторной виброплощадке с частотой колебаний 2850 в 1 мин. Время вибрации в секундах, необходимое для совпадения уровня бетона (на тяжёлых заполнителях) в форме и кольце, является показателем удобоукладываемости (вязкости) бетонной смеси.
Подвижность бетонной смеси выбирают в соответствии с видом конструкции согласно таблице 2.
Таблица 2: Подвижность бетонных смесей,
укладываемых в различные конструкции -
| п/п | Виды работ и конструкции | Осадка конуса,
см | Показатель жёсткости, с |
| 1 | 2 | 3 | 4 |
| 1 | Подготовка под фундаменты и полы, основания дорог | 0…1 | 50…60 |
| 2 | Покрытия дорог, полы, массивные неармированные конструкции (подпорные стенки, блоки массивов, фундаменты) | 1…3 | 25…35 |
| 3 | Массивные армированные конструкции (плиты, балки, колонны, большого и среднего сечения) | 2…4 | 15…25 |
| 4 | Стены промышленных и жилых зданий | 2…4 | 15…25 |
| 5 | Железобетонные конструкции, сильно насыщенные арматурой (тонкие стенки, колонны, бункеры, силосы, балки и плиты малого сечения), бетонируемые на месте, с содержанием арматуры до 1%: | 4…6 | 10…15 |
| 6 | Конструкции, особо насыщенные арматурой (прочные и балочные мосты и т.д.), с содержанием арматуры более 1%: | 6…8 | 10…15 |
| 7 | Конструкции, бетонируемые в скользящей опалубке: | | |
| 8 | - при уплотнении вибраторами | 6…8 | 10…15 |
| 9 | - при ручном уплотнении | 8…10 | 5…10 |
Б. Прочность.
Активность и содержание в бетоне цемента прямо сказываются на прочности бетона.
Однако увеличение содержания цемента в бетоне положительно влияет до определённых пределов, после которых прочность мало изменяется, а другие свойства бетона могут ухудшаться.
Так, с повышением расхода цемента увеличиваются усадка и ползучесть бетона, а также его экзотермия в начальный период твердения.
В определённых условиях это может вызвать появление усадочных и температурных трещин.
ВНИМАНИЕ! ЗАПРЕЩЕНО назначать составы бетона или водоцементного отношения ТОЛЬКО ПО ТАБЛИЦАМ И ГРАФИКАМ или расчётно-термическим путём (БЕЗ ОПЫТНОЙ ПРОВЕРКИ) в строительной лаборатории, т.к. марка бетона зависит:
- от качества воды,
- разновидности цементов и заполнителей бетонной смеси,
- а также точности дозировки строительных материалов в ответственных строительных конструкциях (колоннах, плитах перекрытий, ригелях, балках и блоках массивов).
Рабочий состав и водоцементное отношение бетона назначают путём подбора, по результатам испытаний образцов, изготавливаемых из пробных замесов.
Таблица 2-Б: Соотношение между марками и классами бетона
по прочности на сжатие -
| п/п | Марка бетона по прочности на сжатие | Класс бетона по прочности на сжатие (в соответствии со СНиП 2.03.01-..) | Марка бетона по прочности на сжатие | Класс бетона по прочности на сжатие (в соответствии со СНиП 2.03.01-..) |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| 1 | М-15 | В-1 | М-300 | В-22,5 |
| 2 | М-25 | В-2 | М-350 | В-27,5 |
| 3 | М-35 | В-2,5 | М-400 | В-30 |
| 4 | М-50 | В-3,5 | М-450 | В-35 |
| 5 | М-75 | В-5 | М-500 | В-40 |
| 6 | М-100 | В-7,5 | М-600 | В-45 |
| 7 | М-150 | В-12,5 | М-700 | В-55 |
| 8 | М-200 | В-15 | М-800 | В-60 |
| 9 | М-250 | В-20 | - | - |
2. Тяжёлые бетоны.
Особо тяжёлые бетоны применяют для специальных защитных сооружений, фундаментов под машины и для гидротехнических сооружений, и в жилищном строительстве не применяются, поэтому подробно мы их рассматривать не будем.
Тяжёлые бетоны применяют при возведении монолитных бетонных и железобетонных конструкций, изготовления изделий из бетонов.
Тяжёлые бетоны изготавливают с применением песка, гравия, щебня из тяжёлых горных пород.
В проектах бетонных и железобетонных конструкций предусматривают применение следующих марок тяжёлых бетонов - М-50, М-75, М-100, М-150, М-200, М-300, М-400, М-500, М-600.
ВНИМАНИЕ! Для железобетонных конструкций ЗАПРЕЩЕНО применение тяжёлых бетонов марки ниже М-100.
Для бетонных конструкций НЕ СЛЕДУЕТ применять бетон марки выше М-300.
Тяжёлые бетоны подразделяются:
- на пластичные - укладываемые в формы (опалубку) при умеренном уплотнении;
- и жёсткие - укладка которых требует усиленного механического уплотнения.
Консистенцию бетонной смеси (её жёсткость и подвижность) назначают непосредственно на месте работ, с учётом размера и армирования конструкции (табл. 3 и 4).
Таблица 3: Ориентировочный расход цемента в бетонах
для монолитных бетонных и железобетонных конструкций -
| п/п | Проектная марка бетона | Марка цемента | Расход цемента в кг на 1 м3 бетона
для конструкций |
всех, кроме
тонкостенных | тонкостенных |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| 1 | 100 | 300 | 225 | - |
| 2 | 150 | 300-400 | 250 | - |
| 3 | 200 | 400-500 | 270 | 300 |
| 4 | 300 | 500-600 | 320 | 350 |
| 5 | 400 | 600 | 440 | 440 |
| 6 | 500 | 600 | 500 | 550 |
| 7 | 600 | 700 | 560 | 600 |
3. Лёгкие бетоны.
Лёгкие бетоны применяют для изготовления ограждающих конструкций, изделий и строительных деталей с целью уменьшения их массы.
Разновидности лёгкого бетона на пористых искусственных и естественных заполнителях определяется видом применяемого крупного заполнителя:
керамзитобетон;- шлакобетон;
- аглопоритобетон;
- туфобетон и т.д.
Наиболее распространены в практике лёгкие бетоны на пористых заполнителях, имеющие объёмную массу 900…1400 кг/м3.
В зависимости от назначения лёгкие бетоны делят на три вида:
- конструкционные;
- конструкционно-теплоизоляционные;
- теплоизоляционные.
Таблица 4: Технические характеристики лёгких бетонов -
| п/п | Наименование бетона | Максимальная плотность в высушенном состоянии,
кг/м3 | Марка лёгких бетонов | Коэффициент теплопроводности,
ккал/(м*ч*t°C) |
| по прочности | по морозостойкости |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| 1 | Конструктивный | 1800 | М-100, М-150, М-200, М-250, М-300, М-400 | Мрз-25, Мрз-35, Мрз-50, Мрз-100 | Не нормируется |
| 2 | Конструкционно-теплоизоляционный | 1400 | М-25, М-35, М-50, М-75, М-100 | Мрз-10, Мрз-15, Мрз-25, Мрз-35 | 0,5 |
| 3 | Теплоизоляционный | 800 | Не менее М-10 | Не нормируется | 0,25 |
Особенностью твердения лёгких бетонов является то, что пористые заполнители в начальный период впитывают и удерживают влагу в капиллярах, а затем возвращают её цементному камню.
Этим создаются условия для более длительной и полной гидратации цемента в бетоне, что повышает его прочность.
ВНИМАНИЕ! Учитывая сравнительно небольшую прочность и пористость заполнителей, рекомендуется ограничивать их наибольшую допустимую крупность.
Например, крупность пористого гравия (керамзита, шлака, туфа) должна быть не более 40 мм, а щебня - до 20 мм.
Для подвижных бетонных смесей применяют гравий крупностью до 20 мм, а щебень - до 10 мм.
Для малоподвижных смесей ориентировочные зерновые составы заполнителей для лёгкого бетона на керамзитовом гравии можно принимать по таблице 5.
Таблица 5: Рекомендуемый зерновой состав заполнителей в %% -
| п/п | Наименование
бетона | Наибольшая крупность зёрен, мм | Зерновой состав заполнителей в %% |
| Размер зёрен заполнителя |
| до 1,25 мм | 1,25...2,5мм | 2,5…5мм | 5…10мм | 10…20мм | 20…40мм |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
| 1 | Конструктивный | 10 | 25% | 20% | 10% | 45% | - | - |
| 2 | 20 | 20% | 15% | 15% | 20% | 30% | - |
| 3 | Конструкционно-теплоизоляционный | 10 | 25% | 15% | 10% | 50% | - | - |
| 4 | 20 | 20% | 15% | 10% | 25% | 30% | - |
| 5 | 40 | 15% | 10% | 10% | 15% | 20% | 30% |
| 6 | Теплоизоляционный | 20 | - | 10% | 15% | 35% | 40% | - |
| 7 | 40 | - | 10% | 10% | 20% | 25% | 35% |
Средний расход цемента в зависимости от марки бетона, характера и крупности заполнителя, а также от активности цемента следует назначать по данным таблицы 6.
Таблица 6: Расход цемента
для приготовления лёгкого бетона на щебне и гравии -
| п/п | Наибольшая
крупность
зёрен,
мм | Для бетона | Расход цемента на 1 м3 лёгкого бетона,
в кг |
| М-35 | М-50 | М-75 | М-100 | М-150 |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
| 1 | 10 мм | на щебне | 130…150 | 150…170 | 170…190 | 190…210 | 250…270 |
| 2 | на гравии | 100…115 | 115…130 | 130…145 | 145…160 | 175…190 |
| 3 | 20 мм | на щебне | 140…160 | 160…180 | 180…220 | 220…240 | 290…320 |
| 4 | на гравии | 110…125 | 125…140 | 140…160 | 160…180 | 200…225 |
| 5 | 40 мм | на щебне | 160…180 | 180…200 | 210…260 | 260…280 | 340…380 |
| 6 | на гравии | 120…135 | 135…200 | 160…180 | 180…200 | 240…280 |
ПРИМЕЧАНИЕ: Для подвижных составов смесей расход цемента увеличивается на 10…15%.
4. Приготовление бетонной смеси.
Готовят бетонную смесь на заводах ЖБИ и в построечных условиях на передвижных установках (бетономешалках).
Применяют бетоносмесительные установки цикличного и непрерывного действия.
ВНИМАНИЕ! Вручную полноценный бетон приготовить невозможно.
Таблица 7: Ориентировочный состав бетонной смеси
и расход материалов (на 1м3 бетона) -
| п/п | Марка бетона | Расход материалов,
в кг | Подвижность смеси,
см | Удобоукладываемость,
с |
| цемент | щебень | песок | вода |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
| | Для портландцемента марки М-300 |
| 1 | М-100 | 200 | 1200 | 800 | 155 | 1…2 | 35…25 |
| 2 | 210 | 1218 | 745 | 165 | 3…5 | 20…15 |
| 3 | 220 | 1210 | 748 | 175 | 6…8 | 15…10 |
| 4 | 235 | 1198 | 740 | 185 | 9…12 | 10…5 |
| 5 | М-150 | 225 | 1211 | 726 | 155 | 1…2 | 35…25 |
| 6 | 270 | 1215 | 701 | 165 | 3…5 | 20…15 |
| 7 | 290 | 1215 | 675 | 175 | 6…8 | 15…10 |
| 8 | 305 | 1220 | 658 | 185 | 9…12 | 10…5 |
| | Для портландцемента марки М-400 |
| 9 | М-100 | 215 | 1225 | 750 | 155 | 1…2 | 35…25 |
| 10 | 230 | 1215 | 747 | 165 | 3…5 | 20…15 |
| 11 | 245 | 1200 | 724 | 175 | 6…8 | 15…10 |
| 12 | 260 | 1209 | 676 | 185 | 9…12 | 10…5 |
| 13 | М-150 | 155 | 1188 | 750 | 155 | 1…2 | 35…25 |
| 14 | 265 | 1215 | 704 | 165 | 3…5 | 20…15 |
| 15 | 280 | 1202 | 685 | 175 | 6…8 | 15…10 |
| 16 | 300 | 1200 | 660 | 186 | 9…12 | 10…5 |
| 17 | М-300 | 335 | 1220 | 635 | 155 | 1…2 | 35…25 |
| 18 | 360 | 1215 | 630 | 165 | 3…5 | 20…15 |
| 19 | 380 | 1202 | 588 | 175 | 6…8 | 15…10 |
| 20 | 400 | 1200 | 560 | 185 | 9…12 | 10…5 |
I. При составлении таблицы плотность материала принята:
- цемента - 1300 кг/м3,
- песка - 1800 кг/м3,
- щебня - 1400 кг/м3.
II. Во всех составах в качестве крупного заполнителя предусмотрен щебень крупностью до 40 мм.
ПРИМЕЧАНИЕ: При приготовлении бетонной смеси в бетоносмесителях принудительного действия время перемешивания должна составлять не менее 2-х мин., (из них 30…60 сек. - перемешивание сухих составляющих).
5. Защита бетона в начальный период твердения.
И в заключение. Немаловажное значение имеют и способы ухода за твердеющим бетоном, т.к. особенно велика усадка бетона в начальный период твердения, достигающая за первые сутки 60…70% месячной усадки.
Рост прочности бетона по времени возможен только при определённых температурно-влажностных условиях, исключающих преждевременное испарение воды из бетона (табл. 8 и 9).
Таблица 8: Рост прочности бетона на портландцементе -
| п/п | Возраст бетона | Относительный предел прочности при сжатии,
в %% | Возраст бетона,
сутки | Относительный предел прочности при сжатии,
в %% |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| 1 | 1 сутки | 60…70 | 28 | 175 |
| 2 | 2 суток | 100 | 90 | 200 |
| 3 | 4…5 суток | 125 | 180 | 225 |
| 4 | 7 суток | 150 | | |
ВНИМАНИЕ! Чем раньше защищён бетон от высыхания, тем выше конечная прочность.
Таблица 9: Влияние условий твердения на прочность бетона R30 -
| п/п | Место и условия твердения бетона | Количество воды затворения за 30 суток,
в %% | R30 |
| МПа | %% |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| 1 | На открытом воздухе (на солнце), покрытий первые 14 суток пергаментом | 37 | 24,8 | 100 |
| 2 | То же, раствором битума в бензине | 13 | 24,4 | 98,5 |
| 3 | То же, слоем песка 3 см в течение 14 суток | 47 | 22,4 | 90 |
| 4 | В помещении при температуре 20...23°С и относительной влажности 50% без укрытия и подливки | 70 | 14,8 | 59,5 |
| 5 | На открытом воздухе (в тени под навесом) при средней температуре 20…23°С без укрытия и подливки | 77 | 13,2 | 53 |
ВНИМАНИЕ! Для твердения уложенного бетона необходимо создать температурно-влажностный режим.
С этой целью необходимо укрытие и поливку бетона начинать не позднее чем через 10…12 часов после окончания бетонирования, а в жаркую погоду - через 2…3 часа.
В сухую погоду бетон поливают в течение:
- на портландцементе - не менее 7 суток,
- на глиноземистом цементе - не менее 3 суток,
- бетон на прочих цементах и бетон с пластифицирующими добавками - не менее 14 суток.
При температуре 15°С и выше бетон поливают в течение первых 3-х суток:
- днём - каждые 3 часа;
- ночью - один раз;
- в последующее время - 3 раза в сутки.
ВНИМАНИЕ! При укрытии бетона влагостойкими материалами (опилки, песок и т.п.) длительность перерывов между поливами может быть увеличена.
При температуре воздуха ниже 5°С - полив - не нужен.
