Сведения о бетоне

БЕТОН- искусственный камень, полученный в результате
тщательного подбора состава,
перемешивания,
транспортирования
укладки
уплотнения и
твердения бетонной смеси, состоящей из ВЯЖУЩЕГО, КРУПНОГО и МЕЛКОГО ЗАПОЛНИТЕЛЕЙ, ВОДЫ и ДОБАВОК, улучшающих свойства бетона.
СМОТРИТЕ на http://www.youtube.com/
Суперсооружения. Бетон.
Удобный город. Нанотехнологии в строительстве

Классификация бетонов

Классификация бетонов

Виды бетона по виду заполнителя

Бетонные смеси и требования к ним
Бетонная смесь состоит из вяжущего (обычно цемент), мелкого (песок) и крупного (щебень или гравий) заполнителей, воды и добавок, улучшающих свойства бетона.
Б=Ц+П+Щ(Г)+В+Д
Номенклатуру и массу компонентов определяет строительная лаборатория исходя из требуемого проектом класса бетона и характеристик материалов.
Состав бетонной смеси может быть выражен двумя способами:
в виде соотношения по массе между количествами цемента (Ц), песка (П) и щебня (Щ). Например: 1 : 2 :4 (Ц : П : Щ) при водоцементном отношении В/Ц =0,6;
в виде расхода материалов на 1 м³ уложенной бетонной смеси. Например: Ц = 300 кг, П = 600 кг, Щ = 1 200 кг, В = 180 кг.

Подбор состава бетона
Состав бетона подбирают специальные лаборатории на основании сведений о вяжущем и заполнителях (активность цемента, наибольшая прочность гравия или цемента, модуль крупности песка) таким образом, чтобы при минимальном расходе цемента получить бетон с заданными свойствами (заданные сроки твердения, проектная марка бетона, морозостойкость, водонепроницаемость, подвижность или жесткость смеси).
Состав бетона подбирают в определенной последовательности:
определяют значение водоцементного отношения (по графикам и таблицам) и расход цемента (Ц) и воды (В) на 1 м³ бетона;
находят наивыгоднейшее соотношение массы песка, щебня или гравия;
устанавливают зерновой состав заполнителей;
определяют предварительный состав бетона;
пробным замесом проверяют удобоукладываемость бетонной смеси (при необходимости вносят поправки в расчет состава бетона);
окончательно уточняют расход материалов на 1м³ бетонной смеси;
готовят опытные замесы для контрольных образцов и испытывают эти образцы для определения прочности бетона. Если прочность соответствует заданной марке бетона, состав утверждают для производства.
При подборе состава учитывают естественную влажность материалов.

Подбор состава бетона
Рассмотрим пример подбора состава бетона МЗ00 с Rб = 30 МПа и осадкой конуса 4...5 см. Материал: портландцемент активностью Rц = 37,5 МПа, истинной плотностью ρц = 3,1 кг/л (3100 кг/м³); песок средней крупности истинной плотностью ρп = 2,63 кг /л (2630 кг/м³); гранитный щебень предельной крупности 40 мм, истинной плотностью ρщ = 2,6 кг/л (2600 кг/м³) и насыпной плотностью ρн = 1,48 кг/л (1480 кг/м³).
Определяют В/Ц отношение:
где А — коэффициент, зависящий от качества заполнителей.
2. По графикам определяют расход воды В (в данном случае В = 173 л/м3).
3. Вычисляют расход цемента 4. Определяют пустотность щебня
5. По таблице определяют коэффициент раздвижки α, который показывает, на сколько объем растворной части (песок, цемент, пода) превышает объем пустот в щебне. Для данного случая α = 1,38.
6. Определяют расход щебня: 7. Расход песка:
Таким образом определили состав на 1 м3( 1000 л) бетона:
Ц + П + Щ + В = 330 + 587 + 1280 + 178 = 2375 кг.
График для определения водопотребности бетонной смеси на портландцементе:
1 — для щебня крупностью 80 мм, 2 — то же. 40 мм. 3 — то же, 20 мм,
4 — то же, 10 мм
П=

Свойства бетонной смеси
связность — способность бетонной смеси сохранять свою однородность при транспортировании, погрузке, выгрузке, укладке и уплотнении.
То есть бетон не должен расслаиваться. Необходимое для определенной консистенции количество цементного клея зависит в основном от гранулометрического состава (ситовой линии) заполнителя.
Богатые песком заполнители, например, для достижения одинаковой консистенции требуют больше цементного клея, чем менее богатые песком заполнители.
Форма зерен и шероховатость их поверхности определяют требуемое количество бетонного клея. Смеси одинаковых ситовых линий из недробленого заполнителя для достижения одинаковой консистенции требуют меньшего количества цементного клея, чем заполнители из дробленого материала.
Повышенного содержание цементного клея повышает риск образования усадочных трещин.
Уменьшить количество цемента не снижая связности и подвижности бетонной смеси можно добавкой пластификатора (по норме) или золы - унос.
Водоотделение и расслоение в бетонной смеси.
https://www.youtube.com/watch?v=WOxsLkm2RG4
Передозировка пластификатора - одна из причин расслоения и водоотделения бетонной смеси

Удобоукладываемость бетонной смеси характеризуется :
ПОДВИЖНОСТЬЮ или ЖЁСТКОСТЬЮ
При ИСПЫТАНИЯХ ПОДВИЖНОСТИ БЕТОННОЙ СМЕСИ (испытания на осадку) резервуар в форме усеченного конуса высотой 30 см заполняется бетоном в три слоя, уплотняется по 25 ударов рейки каждый слой, после чего форма снимается. Время от заполнения формы до ее снятия должно составлять не более 150 секунд. Бетон осаживается после снятия формы, сохраняя очертания усеченного конуса. Величиной осадки конуса является расстояние от верхней грани резервуара до верхней части осевшего конуса из бетона.
ПОДВИЖНОСТЬ БЕТОННОЙ СМЕСИ выражается в СМ осадки конуса.
Испытания подвижности бетонной смеси проводятся для мягких и пластичных бетонов.
Снятие
формы
Измерение
разности
высот
Получение величины осадки конуса
Показатель ЖЁСТКОСТИ БЕТОННОЙ СМЕСИ определяют на приборе ВЕБЕ (определение по времени осадки)
металлическая форма в виде усеченного конуса заполняется, как и при испытаниях подвижности бетонной смеси, после чего она снимается с образца. Образец стоит в сосуде. Стеклянная пластина, которая может свободно двигаться в вертикальном направлении на рычаге, устанавливается на поверхность бетона. После этого включается вибростол. Время осадки (в секундах) — это время до того, как стеклянная пластина будет полностью соприкасаться с поверхностью бетона.
ЖЁСТКОСТИ БЕТОННОЙ СМЕСИ выражается в СЕКУНДАХ ее вибрирования
Испытания Вебе подходят для бетона с жесткой и жесткопластичной консистенцией.
Свойства бетонной смеси

Показатели удобоукладываемости бетонной смеси, применимой
для изготовления бетонных и железобетонных конструкций
Ориентировочный расход воды на 1 м³ бетонной смеси на плотных заполнителях при температуре смеси 20 °С

ГОСТ 7473-2010 Смеси бетонные. Технические условия (с 01.01.2012)
11.2 Гарантии производителя (поставщика) бетонной смеси должны быть подтверждены:
- для смесей заданного качества:
1) протоколами определения технологических показателей качества бетонных смесей при подборе их состава и проведении операционного и приемо-сдаточного контроля,
2) протоколами определения нормируемых показателей качества бетона в проектном возрасте;
- для смесей заданного состава:
1) документами о качестве материалов, использованных при приготовлении бетонной смеси,
2) "распечатками" фактических составов бетонной смеси каждого замеса.
Примечание - За качество бетонной смеси, приготовленной на строительной площадке для собственного использования (по 3.2), отвечает ее производитель.
.
5.1.4 В зависимости от показателя удобоукладываемости бетонные смеси подразделяют на марки в соответствии с таблицами 1-4.
Таблица 1 - Марки по расплыву конуса*

СТО НОСТРОЙ 2.6.54-2011Технические требования к производству работ, правила и методы контроля
Все строители должны знать этот документ и соблюдать стандарты Ностроя.
Все строители и проектировщики – члены СРО,
а производители товарного бетона нет
Новая редакция ГОСТ 10181-2000 Смеси бетонные. Методы испытаний - ГОСТ 10181-2014 ( ПРОЕКТ, он вступит в силу примерно через год-два). В новом ГОСТе показывается, как будет определяться подвижность Р1…Р6
Новый конус высотой 200мм, диаметры 200 и 130мм соответственно вверху и внизу. Специальный шок-стол, на котором будут проводить испытания (формование, съем конуса, 15 падений стола, делать замеры по РАСПЛЫВУ. Так в европейских нормах.
На самоуплотняющиеся бетоны пока нет никаких нормативных документов, кроме стандарта Ностроя, где содержатся рекомендации для каких конструкций использовать смеси по подвижности

НАБОР ПРОЧНОСТИ начинается с образования длинноволокнистых кристаллов (игольчатых кристаллов), которые соединяются своими волокнами друг с другом и, таким образом, образуют прочную структуру. Так из цементного геля образуется цементный камень.
При наборе прочности зерна заполнителя фиксируются в своем положении. Набор прочности или гидратация оканчивается, когда все цементные зерна превращаются в цементный камень. Этот физико-химический процесс может продолжаться очень долго. ?
При смешении составных частей бетона из воды и цемента образуется БЕТОННЫЙ КЛЕЙ (ЦЕМЕНТНОЕ ТЕСТО), который полностью обволакивает зерна заполнителя и заполняет пространство между ними. При твердении цементного клея возникает СВЕЖИЙ БЕТОН и ТВЕРДЫЙ БЕТОН. Так как для твердения необходима вода, говорят о ГИДРАТАЦИИ.
Процесс твердения бетона происходит в три фазы: СХВАТЫВАНИЕ, ЗАТВЕРДЕВАНИЕ и НАБОР ПРОЧНОСТИ. В течение этого процесса образуются кристаллы, связывающие воду. В этом физико-химическом процессе высвобождается тепло (гидратационное тепло).
СХВАТЫВАНИЕ начинается непосредственно после смешивания составляющих частей. Цементные зерна связываются по своей поверхности с частью воды в ГИДРАТ, который называют ЦЕМЕНТНЫМ ГЕЛЕМ.
При ЗАТВЕРДЕВАНИИ гидраты сращиваются друг с другом все больше и больше и частично перекрывают пустоты между цементными зернами, называемые гелевыми порами. Одновременно из цементного геля образуются шестиугольные кристаллы, и пластичное цементное тесто затвердевает. Затвердевание может начинаться не ранее 45 мин после смешивания.
Фазы твердения бетона

Для окончательной гидратации необходимо наряду с созданием определенных температурных условий обеспечить бетон достаточным количеством воды. Например, портландцемент требует количество воды около 40% от его веса. Из этого количества около 25% связывается химически, около 15% остается в кристаллизации.
Гидратация при высоких температурах протекает ускоренно, так как при этом быстрее могут образовываться длинноволокнистые гидраты. Следствием этого является более высокая начальная прочность. При низких температурах гидратация замедляется, поэтому начальная прочность достигается позже. При температурах ниже 5 °С гель уже не может образовываться.
При досрочном высыхании бетона образование геля прерывается. Бетон «усыхает от жажды». Он не достигает требуемой конечной прочности, что например, видно по отслоению песка на поверхности бетона. Слишком малое количество воды, кроме того, может привести к уменьшению объема цементного геля, т.е. к усадкам. При этом вода высыхает в порах геля. Усадка тем больше, чем выше составляющая геля в общем объеме бетона. Однако если снова будет добавлена вода, то говорят о разбухании, т.е. об увеличении объема. Во всяком случае, разбухание значительно меньше усадки. Изменения объема могут привести к напряжениям в бетоне и к ТРЕЩИНООБРАЗОВАНИЮ.
Отношение по массе количества воды к количеству цемента называют ВОДОЦЕМЕНТНЫМ ОТНОШЕНИЕМ:. Водоцементное отношение (В/Ц ) = массе воды (кг)/масса цемента (кг);
Наиболее прочная структура образуется при водоцементном отношении, равном 0,4.
При высоких водоцементных отношениях пространство между двумя цементными зернами так велико, что оно не может быть заполнено при полной гидратации цемента. Остается ИЗБЫТОЧНАЯ ВОДА, которая испаряется и оставляет ПУСТОТЫ. Эти пустоты, называют также ПОРАМИ или КАПИЛЛЯРАМИ.
Капилляры в бетоне вследствие высокого содержания воды и цемента ведут к УМЕНЬШЕНИЮ ПРОЧНОСТИ НА СЖАТИЕ затвердевшего бетона.
бетон с В/Ц = 0,75 имеет только половину прочности бетона с В/Ц = 0,40.
Прибавляется также способность бетона всасывать воду. Это приводит в железобетоне к ОПАСНОСТИ КОРРОЗИИ арматуры.
для защиты арматуры от коррозии следует выдерживать значение В/Ц до 0,60.
Слишком высокое содержание цемента в бетоне, кроме того, не только не экономично, но и невыгодно, потому что цемент при твердении усаживается. При этом повышается опасность ОБРАЗОВАНИЯ УСАДОЧНЫХ ТРЕЩИН.

Влияние температуры окружающей среды на интенсивность набора прочности бетона
1- при нормальных условиях 15...20 ºС,
2- при 40 ºС, 3 - при 12 ºС,
4 -при замораживании и дальнейшем оттаивании
Прочность бетона Rб зависит главным образом от следующих показателей:
Качества заполнителей А,
активности Rц (марки цемента),
его количества цемента Ц,
водоцементного отношения В/Ц.
Кроме того, на прочность бетона оказывают влияние способы перемешивания, доставки, укладки бетонной смеси, условия и продолжительности твердения и др. факторы.
Прочность бетона
Rб = А•Rц (Ц/В -0,5)

Классы и марки бетонов
Для перехода от класса бетона к средней прочности бетона(МПа) необходимо В разделить на 0,778. Например, для для класса В5 средняя прочность 5 / 0,778 = 6,43 МПа
Классы бетона по прочности на сжатие
Классы бетона по прочности на растяжение
Примечание. В таблицу не добавлены бетоны класса В90 и В100
Приспособление УРИ
Предназначено для испытания на растяжение при изгибе бетонных балочек 100х100х400мм
по ГОСТ 10180-90.

Важнейшими факторами, оказывающими влияние на качество бетона на данном этапе, являются условия и длительность твердения. Условия твердения считают нормальными, если бетон находится в теплой и влажной среде. При преждевременном высыхании или замерзании взаимодействие цемента с водой прекращается, что отрицательно сказывается на строении и свойствах бетона.
ВЛАГОМЕРЫ
Контроль за твердением бетона
Измеритель глубины трещины в бетоне ТС200 предназначен для измерения глубины трещины в бетоне на основе принципа акустической дифракции. В то же самое время, также используется для измерения скорости распространения ультразвуковой волны в бетоне. Этот прибор интеллектуальное оборудование для неразрушающего контроля, обладающее функциями автоматического обнаружения, сохранения и вывода данных.
Неразрушающие методы контроля прочности бетона:
с помощью ультразвука,
методом упругого отскока,
методом пластических деформаций с помощью эталонных молотков с шариком 5 по размерам вмятин на бетоне и на эталонном стержне 6.
Молоток Кашкарова — инструмент предназначенный для определения прочности ЖБИ, либо монолитного железобетона. Состоит из сменного металлического стержня с известной прочностью (эталонный стержень), индентора (шарика), стакана, пружины, корпуса с ручкой и головки. Согласно ГОСТ 22690-88 длина молотка 300 мм, вес 0,9 кг. Принцип действия: молотком наносится удар по поверхности бетона. При помощи углового масштаба или измерительной лупы замеряется размер отпечатков, получившихся на бетоне и стержне. Зная прочность стержня из соотношения диаметров отпечатков вычисляется прочность бетона.
1 — головка,
2 — стакан,
3 — корпус,
4 — пружина,
5 — шарик,
6 — эталонный стержень

КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА БЕТОНА
В процессе укладки бетонной смеси лаборанты - технологи строительной лаборатории изготавливают контрольные кубики из бетона, которые затем твердеют в одних условиях с возводимой конструкцией.
Контрольные образцы испытывают на прочность, водо- и морозостойкость.
Результаты испытаний заносят в контрольные журналы.

Основные показатели качества бетонов

ГОСТ 26663-2012 Бетон тяжелый и мелкозернистый. Технические условия (EN206-1:2000, NEQ) (с 01.01.2014) Полностью соответствует Евростандарту. ВЗАМЕН ГОСТ 26633-91
ГОСТ 26633-2012. П.3.3.1
- по прочности:
на классы прочности на сжатие в проектном возрасте: В3,5; В5; В7,5; В10; В12,5; В15; В20; В25; В30; В35; В40; В45; В50; В55; В60; В70; В80; В90; В100.
Примечание - Допускается применение бетона промежуточных классов по прочности на сжатие В22,5 и В27,5;
на классы прочности на осевое растяжение: 0,8; 1,2; 1,6; 2,0; 2,4; 2,8; 3,2; 3,6; 4,0,
на классы прочности на растяжение при изгибе: 0,4; 0,8; 1,2; 1,6; 2,0; 2,4; 2,8; 3,2; 3,6; 4,0; 4,4; 4,8; 5,2; 5,6; 6,0; 6,4; 6,8; 7,2; 8,0;
- по средней плотности: на тяжелый бетон марок D2000-D2500, мелкозернистый бетон марок D1800-D2300;
- по морозостойкости: на марки F50, F75, F100, F150, F200, F300, F400, F500, F600, F800, F1000;
- по водонепроницаемости: на марки W2, W4, W6, W8, W10, W12, W14, W16, W18, W20;
- по истираемости: на марки G1, G2, G3 (при испытании на круге истирания).
ГОСТ 26663-2012 расширил линейку классов бетона. Теперь максимльный класс бетона В100
Появились марки по истираемости тяжелого бетона.
Основные показатели качества бетонов

Впервые введен ГОСТ 31914-2012 Бетоны высокопрочные тяжелые и мелкозернистые для монолитных конструкций. Правила контроля и оценки качества (с 01.01.2014)
ГОСТ 31914-2010 четко определил, что является высокопрочным бетоном. Это бетоны, начиная с класса В60 и выше, то есть с марки 800 и выше. Это соответствует Евростандарту.

Силос для заполнителя
Силосы цемента
Мешалка
Бетонный завод
(схема)
ДОЗИРОВКА составляющих бетона производится по массе в кг с помощью управляемых дозаторных установок
Вода затворения, которая не должна содержать вредных для бетона составляющих, измеряется счетчиком воды в м³.

БЕТОН заказывается по СВОЙСТВАМ.
При этом переработчик бетона определяет требования, которым он должен соответствовать на основе ГОСТ . При этом для нормального бетона необходимо представить следующие данные.
ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ
Класс прочности на сжатие.
Класс экспозиции.
Номинальная величина наибольшего зерна заполнителя.
Класс консистенции
Вид применения бетона (например, неармированный бетон, железобетон, предварительно напряженный бетон).
ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ
Вид цемента и класс цемента.
Развитие прочности.
Развитие тепла во время гидратации.
Задержка твердения.
Сопротивление проникновению воды.
Сопротивление истиранию.
Разрывная прочность на растяжение.
Другие технические требования (например, особый метод укладки, особые требования по отделке поверхности).
БЕТОН заказывается ПО СОСТАВУ. Изготовитель гарантирует заказанный состав бетона. При этом заказчику следует представить следующие данные.
ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ
Требования по соответствию ГОСТ
Содержание цемента.
Вид цемента и класс прочности цемента.
Величина В/Ц или класс консистенции.
Вид заполнителя.
Номинальная величина наибольшего зерна заполнителя.
Применение добавок или дополнительных материалов.
ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ
Происхождение исходных материалов для бетона.
Дополнительные требования к заполнителю.
Требования к температуре свежего бетона при поставке.
Другие технические свойства.