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.

Решить «мусорный» вопрос

Регионам могут передать полномочия по регулированию обращения отходов III–V классов опасности. Участники рынка утилизации строительных отходов относятся к возможному нововведению неоднозначно и считают, что успех этой инициативы напрямую зависит от того, насколько гармонично региональное законодательство в этой области будет сочетаться с федеральным.

В ноябре 2023 года комитет по экологии, природным ресурсам и охране окружающей среды Госдумы РФ объявил о создании рабочей группы и начале разработки законопроекта по совершенствованию обращения с отходами III-V классов опасности. Подготавливаемым правовым документам предполагается передать большую часть управленческих решений с отходами данных классов (куда входят и строительные отходы) региональным властям.

Данная законодательная инициатива была предложена правительством Москвы и Российским экологическим оператором (РЭО). В московской агломерации в сравнении с большинством регионов страны достаточно хорошо отработан механизм утилизации мусора, но столичные чиновники в определенных моментах «спотыкаются» о федеральную регуляцию. В РЭО считают, что возможное нововведение позволит не только сделать отрасль утилизации прозрачнее, но на примере хороших региональных практик ускорит построение экономики замкнутого цикла. Между тем уже известно, что Росприроднадзор выступил против передачи значительной части полномочий по обращению с отходами III-V классов опасности регионам. В ведомстве считают, что далеко не все субъекты федерации способны самостоятельно эффективно решить «мусорный» вопрос.

Регион региону рознь

Участники рынка утилизации строительных отходов также относятся к данной инициативе неоднозначно и надеются, что если она и воплотиться в жизнь, то будет существенно доработана.

Виктор Казаков, генеральный директор ГК «КрашМаш», отмечает, что пока законопроект не был официально представлен и находится в разработке, говорить об отношении к нему рано. «Я думаю, успех этой инициативы напрямую зависит от того, насколько гармонично региональное законодательство в этой области будет сочетаться с федеральным», — добавил он.

Логика законодателей нам понятна, продолжает тему Виктория Гурьянова, директор по внешним и внутренним коммуникациям ГК «СносСтройИнвест». Каждый отдельно взятый регион, понимая свои возможности и ограничения, сможет более компетентно оценить, каким образом двигаться в сторону минимизации объемов отходов, отправляемых на захоронение, и параллельно с этим наращивать мощности и глубину переработки и утилизации. С этой точки зрения, идея оптимизации порядка обращения с отходами представляется перспективной. «Однако настороженность вызывает то, как эта законодательная инициатива будет реализовываться на практике. Исходя из текущей ситуации в данном направлении, возможность ее реализации в большинстве регионов страны вызывает сомнение. Если в крупных городах, таких как Москва, Санкт-Петербург и Екатеринбург, уровень переработки и утилизации можно назвать удовлетворительным, то, отдаляясь от столиц в глубь страны, мы можем наблюдать иную картину.

Основной проблемой региональных специализированных компаний-приемщиков отходов в подавляющем большинстве является отсутствие технической возможности для утилизации. Более того, объекты размещения отходов зачастую не имеют лицензий для приема отходов IV класса даже на захоронение, не говоря уже об утилизации. Кроме того, специализированных площадок по сортировке и переработке строительного мусора критически мало, мы можем смело это утверждать, основываясь на собственном опыте работы по демонтажу по всей территории России», — констатирует представитель рынка.

По мнению Татьяны Шевченко, главного эколога «ГЕОИЗОЛ», нет смысла передавать региональному оператору полномочия по регулированию обращения с отходами IV и V классов опасности, так как на данный момент они не справляются даже с вывозом бытовых отходов: «Неважно, кто вывозит строительные отходы, а важно, чтобы они попадали на утилизацию. В настоящее время ситуация с утилизацией строительных отходов в РФ очень острая. Лишь небольшое количество предприятий принимает строительные отходы на утилизацию, и те, кто принимают, не справляются с тем объемом, который необходим для строительной индустрии. В ряде регионов РФ проще вывезти отходы на размещение и заплатить плату за негативное воздействие, чем на утилизацию, так как стоимость за утилизацию на порядок выше».

В целом принятие данного законопроекта, отмечает Александр Штарев, основатель ГК «АРАСАР», должно сказаться положительно в области обращения с отходами, так как на местах виднее, как лучше поступить с отходами и какое решение нужно принять по ним. «Хотя, с другой стороны, регионы могут принять неправильное решение, и в этом тоже есть свои риски. Также нужно, чтобы это было реализовано корректно, и система работала. Возможно, в каких-то регионах будет хорошо получаться, в каких-то — хуже. Добавлю, что вариант размещения отходов на полигонах, если комплексно и глубоко проанализировать проект, в котором есть выход строительных отходов, будет в большинстве случаев экономически невыгодным и окажется дорогим по сравнению с вариантом переработки отходов», — подчеркнул он.

Поддержать переработку

Опрошенные участники рынка именно переработку строительных отходов считают одним из решений проблемы с их переизбытком. Однако, добавляют они, и тут важно правильно и эффективно нормативно отрегулировать переработку и простимулировать бизнес.

В настоящий момент, отмечает Виктор Казаков, по данным статистики, на вторичное использование отправляется четверть отходов строительства и сноса. А вместе с тем отходы строительства и сноса имеют огромный потенциал для вторичного использования. Тем не менее для того, чтобы их использование стало повсеместным, нужна как законодательная работа, так и во многом просветительская — демонстрация успешных кейсов, рассказы о возможностях применения вторичных материалов. Работу по совершенствованию законодательства в области применения строительных отходов мы будем вести в составе рабочей группы, собранной при Министерстве строительства.

«Мы всегда следуем принципу, что любое развитие нужно начинать с себя. Поэтому мы непрерывно наращиваем количество оборудования для переработки, сортировки и вывоза строительных отходов и увеличиваем процент использования вторичных материалов в подготовке временной инфраструктуры на площадках компании и земляных работах. В 2024 году начал работу и собственный полигон компании в Подольске, на котором мы также будем перерабатывать строительные отходы с помощью новейшего оборудования», — рассказал генеральный директор ГК «КрашМаш».

По мнению Виктории Гурьяновой, необходима государственная поддержка и стимулирование производителей оборудования и предприятий, занимающихся переработкой и утилизацией отходов, а также компаний-производителей строительных материалов с применением вторичного сырья: «На примере работы нашей отрасли могу сказать, что зачастую структура государственного заказа в сфере демонтажных работ до сих пор исходит из логики захоронения отходов сноса и демонтажа. В подавляющем большинстве проектно-сметная документация заказчика, в том числе в лице государственных органов, не подразумевает и даже не учитывает возможность переработки и утилизации строительного мусора. Эту практику необходимо менять».

Чтобы повысить долю переработки строительных отходов, считает Татьяна Шевченко, нужно разработать методы переработки для каждого вида отхода, а также виды продукции, получаемые из них. «Продукция, получаемая из отходов, должна иметь прогнозируемый спрос, в противном случае целесообразности в утилизации нет. К сожалению, доля перерабатываемых сегодня отходов крайне мала. На мой взгляд, в данной сфере необходимо ужесточение требований. Надо в лицензии четко проверять перечень заявленных к утилизации отходов, и если компания в течение года не подтвердила документально переработку данных видов отходов, исключать их из лицензии», — отмечает она.

По словам Александра Штарева, к сожалению, проблема утилизации/переработки строительных отходов в России стоит остро. Мы значительно отстаем от показателей мировой практики в данной области. Российская Федерация обладает огромным потенциалом невовлеченных во вторичный оборот отходов, в том числе отходов от строительных материалов, обломки конструкций, непригодные к эксплуатации здания и сооружения, металлолом и бетонный лом. Немногие знают, что рециклинг строительных отходов можно осуществлять прямо на площадке в комплексе с демонтажно-строительными работами, тем самым снижая издержки на закупку материалов, а также уменьшая вред, наносимый экологической составляющей. Отсутствие сформированной нормативно-правовой базы, механизма реализации, четкого круга ответственных и заинтересованных лиц, а также технологических мощностей и экономической привлекательности в текущих условиях создает барьер для перехода к более эффективному управлению в отрасли обращения со строительными отходами.

«Для нашей страны рециклинг — явление относительно молодое. Десять лет назад заниматься этой высокотехнологичной сферой деятельности начинали единицы компаний. Сегодня количество предложений на рынке рециклинга растет. Молодую отрасль с уверенностью можно назвать перспективной для России», — резюмирует основатель ГК «АРАСАР».