Бетон: что нужно знать о материале?

В строительстве бетон является наиболее распространенным материалом, без которого невозможно возведение никакого здания. Связано это с его высокими характеристиками и в первую очередь прочностью. Основными компонентами бетона являются цемент и песок. Кроме того, для улучшения параметров здесь еще присутствуют добавки. О процессе изготовления и свойствах бетона мы рассказывали здесь.

Марки бетона

Весь производимый бетон разделяется на марки, которые обозначаются буквой «М», а после нее ставятся цифры, указывающие степень прочности материала. Все марки имеют свои характеристики, которые зафиксированы в ГОСТе.

Основной составляющей бетона является цемент, качество которого напрямую влияет на прочность застывшей смеси. Во время его использования важно следить за сроком изготовления, поскольку при длительном хранении он утрачивает свои свойства.

М100

Такая марка бетона относится к недорогому материалу. Связано это с тем, что она обладает недостаточно высокими параметрами прочности. В результате ее использование возможно только при выполнении неответственных работ. Основная причина лежит в низком процентном содержании цемента.

Бетон М100 имеет следующие технические характеристики:

1. Прочность. Изготовленный монолитный материал выдерживает максимальную нагрузку 0,098т/см², что соответствует невысокой прочности застывшего раствора.
2. Плотность. Данная величина равняется 2,37 т/м³-2,4 т/м³. Она может меняться с учетом присутствующих добавок.
3. Морозостойкость. Данный показатель составляет F50-F100. Эти цифры указывают на способность марки выдерживать от 50 до 100 циклов замораживаний и оттаиваний. В дальнейшем на бетоне появятся трещины.
4. Подвижность. Она выражается показателем П2-П4. Это достаточно высокая характеристика, указывающая на хорошую эластичность и текучесть бетона.
5. Водонепроницаемость. Ее показатели равны W2-W4. Данная величина приемлема для создания качественного барьера от проникновения влаги.
6. Жесткость. Она равняется Ж2-Ж4. Это позволяет застывшему материалу хорошо сохранять форму.

Каждый параметр может принимать определенное значение в пределах обозначенных границ с учетом используемых добавок.

Положительные стороны марки М100 выражаются в следующем:

1. Низкая цена бетона, что отражается на уменьшении себестоимости строительных работ.
2. Застывший раствор в течение длительного времени сохраняет свои характеристики.
3. Монолит хорошо противостоит влажности.

Если обратить внимание на минусы, то с течением времени на материале могут формироваться трещины, поэтому он не применяется при возведении ответственных конструкций. При этом бетон марки 100 является распространенным материалом, и при его заказе никогда не возникает проблем.

М250

Выпускаемый бетон М250 не является распространенным строительным материалом. При этом он имеет достаточно высокие эксплуатационные характеристики, и его использование дает возможность выполнять сложные задачи. Такая марка обладает следующими техническими характеристиками:

1. Водонепроницаемость. Данная величина равняется W2-W6. Она считается средней по устойчивости и колеблется в зависимости от присутствующих добавок.
2. Морозоустойчивость. На этот показатель влияет качество используемого щебня. Он бывает F100, F150, F200.
3. Плотность. Она составляет 2300 кг/м³. В зависимости от используемого наполнителя, эта цифра может иметь незначительные отклонения.
4. Скорость затвердевания. Здесь имеется в виду текучесть раствора, которая составляет пределы П1-П5.
5. Прочность. Бетон способен выдерживает давление 20 МПа.

Все параметры бетона М250 отражены в нормативных документах.

Бетон марки М250 имеет хорошие качественные характеристики, и это дает возможность применять его в следующих сферах:

• формирование фундаментов для небольших и многоэтажных зданий;
• создание перекрытий в домах;
• покрытие дорожек, площадок и отмосток;
• изготовление опор при изготовлении железобетонных конструкций.

Относительно заливки бетонных перекрытий можно прочитать информацию, изложенную здесь.

М300

Данная марка имеет хорошие показатели и невысокую стоимость, поэтому чаще всего применяется при строительных работах. Выпускаемый бетон обладает следующими свойствами:

1. Морозостойкость. Это величина равняется F150-F200. Такое количество заморозок и оттаиваний до появления трещин может выдерживать материал.
2. Водонепроницаемость. Показатель составляет W5-W8. Данный параметр можно повысить путем добавления специальных компонентов.
3. Подвижность. Здесь имеется в виду текучесть бетона, составляющая П1-П5. Такие характеристики позволяют вести раствором заливку фундамента.

При изготовлении бетона все его параметры контролируются ГОСТом. Бетон М300 используются для постройки загородных домов и коттеджей. Такой раствор заливается при формировании стеновых блоков, различных перекрытий, перегородок и тротуарных бордюров. Также он нашел применение для заливки стяжки пола.

М400

Марка М400 относится к элитным растворам, поэтому применяется для изготовления ответственных изделий. Это отражается в особой прочности застывшей смеси. Бетон М400 обладает следующими характеристиками:

1. Предельные нагрузки, которые может выдерживать данный материал, характеризуются показателем В30.
2. Морозостойкость. Эта величина равна F100-F300.
3. Водонепроницаемость. Составляет W6-W12. При этом материал способен выдерживать давление воды 0,6-1,2 Мпа.
4. Плотность. Данный показатель равен 2400 кг/м³, что указывает на высокую долговечность и износостойкость материала.
5. Подвижность. Текучесть раствора составляет П3-П5. В результате при его кладке не появляются трещины. Растворы часто применяются для заливки ответственных фундаментов.

Бетон М400 активно используется при монтаже автомобильных трасс и укладке железных дорог. Материал характеризуется надежностью и длительным сроком эксплуатации. При этом его цена достаточно высокая. Однако с учетом параметров, которые не может обеспечить никакая другая смесь, приобретение материала повышенной стоимости себя окупает.

Изготовление раствора

Основным компонентом в любой марке раствора является цемент. В зависимости от его качественных характеристик, формируется нужная прочность застывшего раствора. Если срок хранения составляет месяц, то свойства ухудшаются на 10%. После полугода все параметры понижают в 2 раза. Годичное хранение делает продукцию недопустимой к применению.

При хранении цемента следует обеспечить сухость в помещении, поскольку он хорошо притягивает сырость. Даже небольшое количество влаги приводит к его схватыванию и образованию монолита.

Второй обязательной составляющей раствора является песок, и лучше всего, чтобы он был крупнозернистым. Такой размер фракции часто присутствует в речном варианте. Преимуществом его использования является отсутствие в нем вредных примесей. При этом допускается применение и мелкого речного песка, но с обязательным проведением очистки от ила и глины. Присутствие всех нежелательных примесей уменьшает адгезию между компонентами бетона. Также в качестве замены песку может быть использован шлак.

Наполнители и добавки

Кроме цемента и песка в бетоне присутствует наполнитель. В этом качестве тут выступает щебень. Его фракции имеют шероховатую форму и размер от 5 до 35 мм. Присутствующий щебень может быть следующих видов:

1. Гравий. Данный материал отличается универсальностью, поскольку может быть использован при заливке бетоном внешних и внутренних конструкций.
2. Гранит. Отличается высокой морозостойкостью и малой степенью влагопоглощения.
3. Известняк. Такой наполнитель имеет невысокую прочность, поэтому используется только при проведении внутренних работ.

Чтобы улучшить качественные характеристики бетона, в него замешиваются еще следующие виды добавок:

1. Пластификаторы. За счет их присутствия улучшается качество бетона без увеличения процентного содержания цемента. У застывшей смеси повышается морозостойкость, пластичность и вязкость.
2. Армирующие волокна. В их основе лежат полипропиленовые или поливинилхлоридные вещества. Такие компоненты уменьшают формирование в бетоне трещин.
3. Мыльный раствор. Повышает пластичность бетона.
4. Клей ПВА. Усиливает прочность состава.
5. Измельченное стекло. Кроме повышения прочности стекло улучшает гидроизоляционные свойства продукции.
6. Поваренная соль. Присутствие такой добавки дает возможность работать с раствором в условиях отрицательных температур.

Кроме того, существуют еще пигментные добавки, которые формируют цвет застывшему раствору. Всю необходимую информацию о добавках в бетоне можно получить здесь.

Замес бетона

При формировании раствора компоненты смешиваются в определенных пропорциях. Обычно гравий песок и цемент берутся в следующем составе: 4:2:1. При этом количество добавок закладывается с учетом необходимости выполнения конкретных условий.

Количество воды заливается в зависимости от влажности каждого из компонентов, поэтому здесь точного расчета не существует. Обычно за основу принимаются усредненные данные. Сначала ее литраж берется в 2 раза меньше объема положенного цемента, а затем жидкость добавляется по мере необходимости. При этом следует понимать, что жидкий раствор после затвердевания может растрескаться, а недостаток влаги уменьшает пластичность бетона. В случае, когда требуется увеличенная прочность монолита, объем щебня повышается до 5 частей.

Процедура замеса раствора ведется в бетономешалке. Такая работа совершается в следующем порядке:

1. В бетономешалку заливается небольшое количество воды. Она должна присутствовать в минимальном объеме.
2. Засыпаются в нужных пропорциях цемент и песок.
3. Все компоненты перемешиваются в течение 5 минут.
4. Добавляются оставшиеся составляющие, и смесь перемешивается еще 10 минут. В случае необходимости постепенно добавляется понемногу жидкость.

Замешанный раствор изымается из бетономешалки и помещается на подготовленную площадку.

Набор бетоном прочности

Прочность относится к основной характеристике бетона. Она нарастает по мере затвердевания раствора. Даже после формирования монолита этот параметр продолжает усиливаться.

Процесс набора прочности является результатом химической реакции, которая происходит при контакте цемента с водой. Такое взаимодействие носит название гидратация. В течение непродолжительного времени состав твердеет и каменеет. Происходит это в два этапа:

1. Схватывание. Постепенно у жидкого раствора ухудшается подвижность. Особенно это быстро происходит в теплую погоду. Только с помощью специальных пластификаторов затвердевание можно замедлить.
2. Затвердевание. После прохождения этапа схватывания наступает непосредственно набор бетоном прочности. Такой период активно длится не менее 3 недель. При этом его продолжительность не ограничена и может продолжаться даже несколько лет.

На затвердевание смеси оказывают влияние следующие факторы:

1. Температура окружающей среды. Оптимальной температурой гидратации считается + 20⁰, когда бетон затвердевает и в течение непродолжительного времени набирает прочность. Если преобладает морозная погода, из-за замерзания воды процесс гидратации останавливается и начинается вновь только после наступления тепла.
2. Уровень влажности. Такой показатель должен быть равен 80%. В таких условиях бетон очень быстро набирает прочность. Снижение этой нормы сразу же уменьшает затвердевание смеси. Причиной является быстрее испарение воды в условиях сухого климата. Это не позволяет усиливаться бетону.
3. Погодные условия. Лучше всего проходит процесс гидратации в условиях прохладного климата, когда на бетон не попадают прямые солнечные лучи. В этот период отсутствует ускоренное высыхание, что сказывается на усилении прочности бетона. Также не следует вести укладку раствора при ветреной погоде, поскольку уложенный раствор быстро высыхает, что нежелательно для процесса гидратации. Хорошо делать замесы в зимнее время года, когда стоит температура несколько выше нуля градусов.
4. Выдержка по времени. Если знать все исходные параметры сделанного замеса, то вычислить время его затвердевания для приобретения им максимальной прочности можно по таблице.
5. Марка цемента и добавки. Чем выше марка цемента, тем быстрее происходит затвердевание бетона. Однако в любом случае этот срок должен быть не менее 3 недель. С целью ускорения такого процесса используются специальные добавки. Если работы проводятся в зимнее время, то применяются вещества, обеспечивающие тепловыделение с целью устранения возможности замерзания воды. В летний период применяются добавки другого типа, предохраняющие бетон от быстрого высыхания.
6. Трамбовка бетона. С помощью вибрационных установок процесс гидратации происходит ускоренным путем.

На залитый бетон дают максимальную нагрузку только после того, когда он наберет свою требуемую точность.

Процесс затвердевания бетона можно ускорить или замедлить. Делается это следующими способами:

1. Умышленно понижается объем воды с целью увеличения у бетона жесткости. При этом существенно усложняется последующая процедура трамбовки.
2. Подача горячего пара. Процесс является достаточно эффективным, потому что при его проведении бетон не пересыхает. Однако в случае его применения значительно увеличиваются затраты.
3. Использование ускорителей. Такие вещества существенно ускоряют затвердевание бетона, но конечная прочность получается недостаточно высокой.
4. В морозную погоду прогрев бетона допускается вести инфракрасными лучами или с помощью укладки светоотражающих полотен.

Ускорить процесс затвердевания бетона можно путем заливки его в опалубку. Ускорение происходит за счет того, что раствор находится в ограниченном пространстве, и у него отсутствует подвижность. Доски снимаются через неделю. Обычно за этот период бетон набирает порядка 70% своей окончательной прочности.

Снижение качества бетона

Чтобы у рабочей смеси после изготовления не снижались характеристики, необходимо быстро и правильно доставить ее на объект. Делается это с помощью специализированной техники. При неправильной транспортировке свойства бетона могут ухудшиться. Причины носят следующий характер:

1. Расслоение раствора. Происходит это при движении по плохим дорогам из-за сильной тряски грузовика. В результате тяжелые компоненты раствора опускаются на дно, а легкие составляющие всплывают вверх цистерны. Особенно это часто происходит в тех случаях, когда соотношение цемента и воды было не выдержано, и жидкости оказалось больше требуемой нормы.
2. Схватывание смеси раньше времени. Бетон должен постоянно перемешиваться, потому что в неподвижном состоянии он схватывается уже через 50 минут. Особенно этот процесс усиливается в сильную жару.

Если при транспортировке раствора произошло его расслоение, то использование смеси запрещено.

Итого, бетон является материалом, который после замеса необходимо сразу же выработать в кратчайшие сроки. Связано это с небольшим периодом времени его застывания. Поэтому требуется правильное проведение расчетов количества замеса. В случае ошибки застывший бетон выбрасывается, что приводит к лишним расходам.

Качественно и быстро

Спрос на быстровозводимые здания активно растет благодаря современным технологиям производства, расширению области их назначения и экономическим интересам заказчиков.

По мнению специалистов, быстровозводимые здания (БВЗ) становятся все более востребованы рынком. Спрос на них растет как в России, так и во всем мире. Существует множество различных видов БВЗ, которые могут отличаться друг от друга конструктивом, целям использования, однако все они обладают общими характеристиками: быстрота возведения, практичность и экономичность.

За счет внедрения новых технологий в строительство быстровозводимых зданий и производства их составляющих, а также сопутствующих элементов значительно повысилась энергоэффективность, функциональность таких объектов. Специалисты считают БВЗ удобным и оптимальным решением удовлетворения различных потребностей заказчиков.

Технологические особенности

Илона Полевая, заместитель генерального директора ООО «Андромета» по развитию, отмечает, что по назначению БВЗ подразделяют на промышленные (ангарного типа) и здания жилого и социального назначения (детские, медицинские учреждения, офисы). Эти два класса сооружений отличаются конструктивом: в первом случае это каркасы рамного типа с шагом колонн шесть метров и более, во втором — трехмерные связевые структуры, состоящие из панелей с шагом несущих стоек 0,6 метра и перекрытий. Материалы для утепления и обшивки каркасов тоже отличаются: в промышленных зданиях используют профлист и сэндвич-панели, в жилых домах — обшивки из листовых материалов (ГКЛ, ЦСП) и заполнение из базальтовых плит («сухой» способ) либо сверхлегкого пенобетона.

«С точки зрения спроса, быстровозводимые ангары давно стали продуктом масс-маркет и имеют широкую сферу применений: промышленность, логистика, сельское хозяйство и т. д. А вот быстровозводимое металлокаркасное жилье на российском рынке пока что нишевой продукт, но интерес к нему растет, причем не только у девелоперов, но и со стороны государственных заказчиков. Это обусловлено экономическими факторами: сокращение сроков ввода в эксплуатацию дает ощутимый финансовый выигрыш», — отмечает она.

БВЗ — достаточно широкое понятие, продолжает тему Юрий Румянцев, генеральный директор компании «Завод модульных зданий». Выпускается их множество видов. «Мы производим только контейнерные здания и сборно-разборные здания по ГОСТ 58760-2019. Для экономии транспортных расходов возможна их перевозка в разобранном виде. В настоящее время востребованы технические быстровозводимые здания под технологическое оборудование».

По словам Владимира Родионова, технического директора ГК ТЕХНОСТИЛЬ, в настоящее время наблюдается высокий спрос на быстровозводимые здания производственного и складского назначения. В их строительстве обычно применяются классические металлоконструкции, сборный железобетон, ЛСТК (легкие стальные конструкции) в качестве каркаса. «Основное технологическое преимущество БВЗ заключается в том, что возведение таких зданий может происходить в любые погодные условия. Сборки идет по принципу конструктора. Срок эксплуатации зданий — не менее 25 лет и больше, что удовлетворяет требованиям действующих стандартов на территории РФ. Для обеспечения уникальности внешнего вида здания применяются инновационные декоративные покрытия на ограждающих конструкциях (фасады, кровля), а также применяется принцип модульного возведения, который обеспечивает быстрый монтаж функционально связанными элементами полной заводской готовности».

Факторы роста спроса

Другие участники рынка также обращают внимание на экономические и политические факторы роста спроса на БВЗ. В частности, рассказывает Михаил Пучканев, генеральный директор АО «РОССПЕЦХОЛОД», быстровозводимые склады стали пользоваться максимальным спросом после подписания властями нескольких соглашений об ускоренном вводе в эксплуатацию производственных помещений. «Конечно, желание властей «толкнуть» нашу промышленность вперед благоприятно сыграло для всех производителей. Часто заказчик приходит с запросом, и ему нужно уже «вчера». Быстровозводимые здания спасут ситуацию и позволят сократить сроки строительства в три раза. Это в целом и является преимуществом таких зданий. Открою вам секрет, — добавляет он, — за последние полвека в строительстве не было придумано чего-то кардинально нового. Мы используем те же технологии, по которым возводили здания еще в СССР. Это прочно, надежно и качественно».

Конкурентоспособность российской современной экономики во многом зависит от эффективности функционирования строительного комплекса, отмечает Алексей Патютько, руководитель направления по работе с партнерами и дилерами группы компаний «Северсталь Стальные Решения». Без новых зданий и производственных сооружений невозможно дальнейшее развитие как промышленной или сельскохозяйственной, так и торговой отрасли. И чем меньше времени будет занимать строительство, тем быстрее будет получен экономический эффект.

«Ответом на запрос рынка стали быстровозводимые здания из металлоконструкций, которые сегодня постепенно заменяют капитальные сооружения в самых разных сферах. У нас их часто заказывают под склады, производственные, сельскохозяйственные и подсобные помещения. И это еще не весь спектр применения. С развитием производства металлоконструкций технология стала использоваться для строительства магазинов, офисов, автомобильных салонов и даже спортивных объектов. Возможности производителей сегодня позволяют строить здания, которые по теплоизоляции не уступают капитальным объектам, часто превосходят их по надежности и сложности архитектурных решений», — подчеркивает Алексей Патютько.

Преимущества есть и в особенностях согласования БВЗ. По словам Игоря Иванова, генерального директора ООО «СК Сфера», важнейшим позитивным моментом является то, что для зданий площадью до 1500 кв. м не требуется прохождение госэкспертизы. Достаточно получения разрешения на строительство. Именно поэтому БВЗ площадью до 1500 «квадратов» пользуются у заказчиков повышенным спросом.

Также, добавляет он, в условиях высокой конкуренции некоторые компании стараются задействовать комплексный подход ко всей производственной цепочке строительства БВЗ: «Мы предлагаем клиенту строительство гражданских и промышленных сооружений “под ключ” — от проектирования до ввода в эксплуатацию. Возводятся здания в течение нескольких недель на любом типе грунта. Здание может быть легко переоборудовано и расширено на любом сроке эксплуатации. А срок эксплуатации зданий из металлоконструкций может превышать 50 лет».