Тяжелый бетон - классы, состав, плотность и прочность
Классы тяжелых бетонов определяются различными характеристиками. Например, прочность маркируется значением от В3,5 до В75, водонепроницаемость — W2-W20, а истираемость — G2, G3. Его плотность составляет 2000-2500 кг/м3. Марка обозначается значением от М50 до М1000, морозостойкость — F50-F500, растяжение — Bt0.8-Bt4.8.
Состав тяжелого бетона
В состав тяжелого бетона входят следующие вещества:
- вяжущие полимеры, цемент марки М200-М800;
- наполнитель — как правило, крупный щебень гранита и иных прочных пород;
- песок фракцией 0,14-5 мм;
- вода без примесей и грязи;
- пластификаторы — выбор конкретного вещества зависит от области применения, температурных условий.
В общей массе может быть от 0,15-0,3% пластификаторов. Они могут повышать прочность, вязкость, разжижать консистенцию, повышать морозостойкость, гидрофобность, пластичность и другие свойства готового состава.
Виды
Виды тяжелого бетона различают в зависимости от области применения, состава, структуры, заполнения, пропорций, технологии изготовления и других факторов. Можно использовать следующую классификацию:
- Гидротехнический. Используется в местах, связанных с водой, например для мостов, иных гидротехнических сооружений.
- Особо тяжелый, плотность которого — 2500 кг на кубометр. В такой смеси может содержаться металлический скрап, чугунная дробь. Если такой тип применяется для объектов ядерной энергетики, в его состав включают хлористый литий. Он обладает способностью защищать от радиоактивного излучения.
- Высокопрочный. Он включает цемент марки М500 и разнообразные пластификаторы.
- Железобетон с каркасом из металла.
- Дорожный. Его применяют для обустройства трасс, парковок, других мест, где предполагается повышенная механическая нагрузка от проезжающего транспорта.
- Бетонополимерный. Может включать полимеры натурального или синтетического происхождения.
Чем выше показатели состава, тем он прочнее. Например, если обращать внимание на морозостойкость, то наиболее высокая она у бетона марки М1000.
Классификация
На классификацию влияют состав и свойства тяжелого бетона. Выделяют следующие разновидности:
- Высокопрочный. Он включает цемент морозостойких марок, крупный щебень, чистый песок. Материал имеет повышенную плотность, получают его по технологии вибрирования.
- Железобетонный. Имеет максимально возможную массу, особую прочность, способность выдерживать большие механические нагрузки, может изгибаться за счет каркаса из арматуры.
- Быстросхватывающийся. Быстро набирает прочность и высыхает за счет специальных добавок, не происходит потери качества.
- Гидротехнический. Хорошо выдерживает воздействие влаги, отталкивает ее, не поддается промерзанию и разрушению водной стихией. Используется для строительства объектов, контактирующих с водой.
- Дорожный. Имеет высокую прочность на изгиб, способен выдерживать значительные физические нагрузки, трение, устойчив к промерзанию.
- Литой. Выдерживает различные нагрузки, в состав входят полимеры, большое количество жидкости, быстротвердеющий цемент, песок.
- Мелкозернистый (пескобетон). Смесь включает щебень крупной фракции либо камень или иные тяжелые компоненты. Он применяется для строительства стен, работ, требующих тонкого слоя.
- Кислотоупорный. Применяется для объектов химической промышленности, хорошо выдерживает воздействие агрессивных веществ.
- Жаростойкий. Устойчив к высоким температурам, применяется для сборки печей, подходит для длительного контакта с температурами, не превышающими 1800 °C.
- Особо тяжелый бетон. Максимальная плотность этого материала — 5000 кг/м³. В качестве дополнительных элементов в состав входит барит, магнетит, чугунная стружка, лимонит, металлический скрап. Его используют в основном для создания защитных сооружений атомных станций.
- Полимербетон — минеральное вяжущее вещество в данном составе частично или полностью заменяется полимерными добавками, эпоксидными смолами. Имеет длительный срок службы.
- Декоративный. Используется для декоративного оформления объектов, в состав входят горные породы, улучшающие его внешний вид, например мраморная крошка, разнообразные красители. Имеет высокую устойчивость к промерзанию, его марка не ниже М 150.
Классы тяжелого бетона
Классификация этого стройматериала возможна по плотности. Выделяют несколько разновидностей, выбор которых обусловлен сферой применения и условиями эксплуатации.
- Класс A. Является наиболее легким. Плотность тяжелого бетона этого класса не превышает 2000-2200 кг/м³. Чаще всего он применяется для формирования перегородок внутри помещения, ненесущих стен, может быть использован для защиты от радиации.
- Класс B. Более плотный (2200-2600 кг/м³), применяется для создания несущих стен, конструкций под нагрузкой, например фундаментов для жилых домов. Способен изолировать шум и радиоактивное излучение.
- Класс C. Плотность бетона данного класса составляет 2600-2900 кг/м³. Он применяется для создания тяжелых конструкций, например мостов, других объектов инфраструктуры. Материал хорошо выдерживает высокие механические нагрузки, изолирует звук и радиацию.
- Класс D. Это самый плотный вариант, показатель превышает 2900 кг/м³. Такой бетон имеет максимальную прочность и самый большой вес, применяется для ответственных конструкций, несущих опор, фундаментов, защиты от радиации.
Расшифровка условного обозначения
Свойства тяжелого бетона во многом зависят от его плотности и состава, однако чтобы понимать, что за продукт перед вами, необходимо научиться расшифровывать условные обозначения производителей. Например, для тяжелого бетона условным обозначением служат буквы БСТ. Можно узнать и другие показатели смеси, если уметь расшифровывать обозначения:
- подвижность — П1-П5 (подвижные), Ж1-Ж4 (жесткие);
- морозостойкость — F200;
- водонепроницаемость — W4;
- условное обозначение класса — В25.
Все подобные изделия должны отвечать требованиям ГОСТ 7473-2010. Изучив, какой марки бетон, например М100 или М500, вы сможете понять, будет состав жидким или, наоборот, более плотным. По цифре, следующей за буквой П, можно понять, насколько смесь подвижна.
| П1 | Малоподвижна |
| П2 | Подвижная |
| П3 | Сильно подвижная |
| П4 | Литая |
| П5 | Текучая |
Классификация бетона по плотности
Тяжелый бетон может иметь отличия по плотности, согласно которым его классифицируют:
- Особо тяжелый. Его плотность максимально возможная (от 2500 кг/м³ и выше), после затвердевания состав отличается высокой прочностью. Роль заполнителя в этом случае играют различные металлические составляющие, например железная руда, стружка магнезита, стали, чугуна, иных металлов.
- Тяжелый. Плотность такого бетона начинается от 2000, но не превышает показателя 2500 кг/м³. В смесь добавляют песок, известняк или гранит.
- Облегченный. Его плотность относительно небольшая, от 300 до 2000 кг/м³. Роль заполнителя выполняет щебень.
- Легкий. Его плотность не превышает 1800 кг/м³, минимальный показатель — 500 кг/ м³. Заполнителем выступает керамзит, пемза, иные материалы подобного качества.
- Особо легкий. Материал имеет плотность ниже 500 кг/м³. В смесь добавляют только легкие породы, такие как арболит, перлит и т.д.
Классы устанавливаются согласно ГОСТу 26633-85.
От чего зависит плотность бетона
Прочность тяжелого бетона может быть разной и зависит в основном от тех материалов, которые входят в него. Именно характеристики заполнителей влияют на прочность и плотность смеси. К базовым факторам относятся пропорции ингредиентов, маркировка и вид используемого цемента, какой используется вяжущий состав. Некоторые заполнители активно влияют не только на массу готового продукта, но и на его объем. К таким видам можно отнести глиноземистый цемент.
Вторым фактором выступает соотношение воды и смеси. Если жидкость не вступила в реакцию и испарилась, в теле твердеющей массы останутся полости, которые снизят плотность материала. Чем больше в смесь входит воды, тем больше в итоге будет полостей в структуре бетона.
Важную роль играет скорость химической реакции: она напрямую связана с размером частиц, содержащихся в смеси. Процесс проходит максимально быстро при использовании мелкозернистых смесей. Им нужно меньше воды для проведения реакции, они получаются плотнее, быстрее застывают.
Характеристики заполнителя — еще один фактор, влияющий на плотность. На качестве и параметрах конечного продукта сказываются параметры заполнителей. Если они плотные, то и бетон будет максимально крепким, и наоборот. Модуль крупности песка — это параметр, по которому оценивают плотность. Чем зерна песка меньше и плотнее, тем меньше нужно воды и прочнее получается смесь, так как в ней будет минимум пор.
Также нужно учесть способы уплотнения и трамбовки. Если смесь плотная, ей меньше требуется трамбовка, необходимая для уплотнения и выведения лишней влаги. В некоторых случаях можно не выполнять ручное штыкование, прессование, виброуплотнение, вакуумирование, центрифугирование или свести эти действия к минимуму. Их необходимость определяется качеством и плотностью изначальной смеси. Однако для большинства разновидностей рекомендуется выполнять эти действия, в противном случае остается большое количество ненужной влаги и воздуха, образуются пустоты, влияющие на прочность изделия. Наименее эффективным является ручное воздействие.
ГОСТ 25192-2012 определяет условия, при которых должно проходить отвердевание смеси. Оно проходит либо при дополнительном прогреве, либо в естественных условиях. Высокая температура позволяет повысить плотность. В смесь можно также добавить пластификаторы, влияющие на ее показатели. Важно учесть и возраст бетона. Состав набирает прочность несколько лет после затвердевания, поэтому по истечению этого срока конструкция станет плотнее.
Способы повышения плотности бетона
Повысить плотность можно только до того, как началось застывание смеси. Для этого проводят следующие манипуляции:
- Снижение количества воды. В него добавляют меньше жидкости, но следят за тем, чтобы подвижность оставалась в норме. Для этого можно добавить в смесь пластификатор, например туф, пемзу или керамзит.
- Добавление мелкого наполнителя. Он позволит снизить количество полостей в готовом изделии.
- Качественное уплотнение при помощи специального оборудования.
- Применение цемента, способного расширяться или дающего минимальную усадку.
- Работа при высокой температуре или дополнительный искусственный нагрев.
- Вакуумирование. Эта технология доступна исключительно в заводских условиях.
Важно правильно учитывать все факторы, способные повлиять на плотность, и исходить при ее повышении из доступных возможностей.
Марки тяжелого бетона и характеристики
| Марка бетона (М), кг/м3 | Класс бетона (В), МПа | Морозостойкость (F), циклов | Водонепроницаемость (W) |
| М 100 | B-7,5 | F50 | W2 |
| М 150 | B-12,5 | F50 | W2 |
| М 200 | B-15 | F100 | W4 |
| М 250 | B-20 | F100 | W4 |
| М 300 | B-22,5 | F200 | W6 |
| М 350 | B-25 | F200 | W8 |
| М 400 | B-30 | F300 | W10 |
| М 450 | B-35 | F200-300 | W8-W14 |
| М 550 | B-40 | F200-300 | W10-W16 |
| М 600 | B-45 | F200-300 | W12-W18 |
Сфера применения
| МАРКА | СРЕДНЯЯ ПРОЧНОСТЬ (КГ/ СМ²) | ПРИМЕНЕНИЕ | ГДЕ ИСПОЛЬЗУЕТСЯ |
| М50 М75 |
45,8 65,5 |
Подготовительные работы | Заполнение пустот, черновые работы, защита от коррозии |
| М100 M150 |
98,2 131 |
В частном и дорожном строительстве | Заливка пола, фундамента под легкие строения, создание садовых дорожек, бордюров, оснований под заборы, отмостки, применение в ландшафтном дизайне и т.д. |
| M200 M250 |
196,5 261,9 |
Для строительства малоэтажного дома | Заливка ленточного фундамента, балок, площадок, перекрытий, тротуаров |
| M300 | 294,7 | Для частного строительства | Плиты перекрытия, ЖБИ, фундаменты для нетяжелых малоэтажных домов |
| M350 | 360,2 | Строительство многоэтажных домов | Заливка фундамента под тяжелые строения и сооружения, создание несущих стен перекрытий, балок и т.д., производство дорожных плит |
| M400 M450 |
392,9 458,4 |
Для регионов с холодным климатом | Многоэтажное строительство, несущие конструкции, мосты, транспортные магистрали |
| M500 M600 M700 |
523.7 589,4 720,3 |
Для строений с повышенными требованиями | Гидротехнические и электротехнические сооружения, мосты и дамбы, объекты ядерной энергетики, шлюзы, бассейны, аквапарки, аэропорты, объекты промышленного назначения |
| M800 M900 М1000 М1300 |
785,8 916,8 1047,7 1309,6 |
Долговечные объекты высокой прочности | Бомбоубежища, атомные реакторы и энергоблоки, плотины, шахты |
Расчет состава
Расчет состава тяжелого бетона можно провести по нижеприведенной формуле.
Расчет проводят на 1000 литров смеси. Потребуется учесть:
- марку цемента,
- класс бетона,
- требуемую консистенцию,
- характеристику входящих в состав материалов.
Нужно провести анализ соотношения цемента и воды, понять, какой жесткости смесь требуется, определить объем жидкости на куб, а также определить расход цемента, объема цементного теста, посчитать расход компонентов.
Расчет проводят в соответсвии с методиками ГОСТ 27006-2019 «Бетоны. Правила подбора составов» и ГОСТ 7473-2010 «Смеси бетонные. Технические условия».
