Состав и разновидности бетона

Современные технологии и сферы производства диктуют свои правила и с строительстве. Появляются новые разновидности бетонных смесей, узкоспециализированные растворы с уникальными свойствами. В этой статье мы рассмотрим преимущества и недостатки различных видов смесей, сферы их применения и специфичность.

Нам уже известно, что бетон — это смесь воды, наполнителя, вяжущего и различных примесей, в зависимости от специфики строительных работ. Рассмотрим каждый компонент бетонного раствора подробно, его свойства и происхождение.

Виды вяжущих для бетонных растворов

Основной составляющей бетонной смеси для обеспечения его плотности в процессе и последующем использовании, называется вяжущее.

Вяжущее необходимо для «крепления» составляющих бетонной смеси в однородную массу степени плотности подобную каменной. Так, вяжущее может быть из следующих материалов:

В современном использовании бетона в качестве вяжущего часто используются не «чистые» материалы, а модифицированные смеси, обработанные специальным образом для улучшения его свойств.

Цементные вяжущие — это материал, с которым смешивается непосредственно цемент для получения смеси, необходимой для решения конкретной задачи. Например, для получения бетона марки М-100, необходимо смешать М-500 с вяжущим в пропорции 1:5.

В зависимости от вяжущего, цементы могут быть следующих видов: белый, гидрофобный, быстротвердеющий, водонепроницаемый расширяющийся, напрягающий, глинозёмистый, магнезиальный, карбонатный, тампонажный, песчанистый, пластифицированный, сульфатостойкий, пуццолановый, шлаковый и другие.

Известковые вяжущие являются одними из самых популярных видов, так как обладают двумя очень ценными качествами при строительных работах, а именно высокой прочностью (бетон с известковыми вяжущими твердеет дольше остальных — годами, а не месяцами) и бактерицидностью (они имеют свойство не контактировать с грибком, плесенью и не дают высолов при схватывании).

Подразделяются растворы на основе известковых вяжущих на твердые (с щебнем) и мягкие (с песком) и имею название силикатных бетонных смесей. Мягкие растворы очень распространены в штукатурных работах. Твердые в современном строительстве не применяются, так как имеют меньшую износостойкость по отношению к другим видам.

Гипсовые вяжущие не являются самыми популярными по причине множества отрицательных качеств, таких как растворимость, высокий коэффициент деформации и низкая прочность. Именно из-за отрицательных сторон их не используют в бетонных растворах в качестве несущих или других ответственных элементов.

Используют такие виды вяжущих при декоративных работах, например, при изготовлении лепнины, скульптуры или внутренних декоративных работах, имитациях камня или колотых поверхностей. Для увеличения твердости растворов с использованием гипсовых вяжущих используют специальные добавки на основе карбамидной кислоты, однако необходимых свойств для наружных работ этого недостаточно.

Вяжущее жидкое стекло используется в строительстве, связанном с объектами, контактирующими с водой, например, в гидротехническом строительстве. Это объясняется тем, что бетонные растворы на основе вяжущего жидкого стекла имеют особую прочность в контактах с водой.  Так же вяжущее жидкое стекло используется в бетонных смесях для придания бетону водоотталкивающих свойств.

Существует множество других модифицированных водоотталкивающих добавок, применяемых в качестве вяжущего, однако их не используют в промышленных масштабах, так как они не имеют таких свойств связующего, как жидкое стекло.

Битумные вяжущие — это смолы или смеси на основе смол природного, либо синтетического происхождения. Являясь канцерагенными, они не применяются в строительстве и внутренней отделке, а применяются исключительно в дорожных работах (асфальт), строительстве автомобильных парковок и взлетных полос аэродромов.

Преимущество бетонных растворов на основе битумных вяжущих — не водная основа состава и схватывание по мере остывания раствора. Битумные вяжущие готовятся при высоких температурах в промышленных масштабах.

Полимерное вяжущее — разновидность синтетических смол, применяющееся в качестве связующего в полимерных бетонных растворах (полимербетон). Данный вид бетона пользуется особой популярностью в отделочных работах, особенно в создании наливных полов.

Смеси на основе полимерных вяжущих, при большой их концентрации являющиеся, по сути, смесью наполнителя и жидкой пластмассы, обладают особой прочностью при сгибе, растяжении и деформациях, а так же не подвержены разрушительным действиям влаги и микроорганизмов. Подразделяются данные виды бетона на тяжелый, средней тяжести и легкий, в зависимости от типа наполнителя и вида синтетических смол (фурановые, эпоксидные, карбамидные и т.п.)

Виды и свойства наполнителей для бетона

Наполнителями для бетонных смесей называют материал, определяющий плотность, вес и, основное, прочность производимого бетона. Чаще всего это песок и щебень, реже шлак и керамзит.

Заполнители бывают естественного и искусственного происхождения.

В промышленных масштабах производства бетонных смесей используются качественные материалы наполнителя, однако при покупке раствора специалисты рекомендуют проверить смесь счетчиком Гейгера на наличие радиации, а так же вручную на наличие глины в песке — при большом ее количестве раствор является некачественным.

Заполнитель песок. Одним из самых популярных заполнителей для бетонных растворов является песок. Песок — естественное мелкофракционное ископаемое. Песок подразделяют на два типа: естественный речной, естественный овражный.

Из-за большого количества глины овражный песок не используют в строительных бетонных смесях, предназначенных для производства несущих элементов и железобетонных конструкций. Его используют при штукатурных работах и кладке кирпича в смесях на основе вяжущего цемента, гипса и извести. Смеси на основе песка относятся к категории легких.

Заполнитель щебень является каменным материалом природного происхождения. Размер щебниевой крошки имеет размеры 5 мм — 10 мм, он считается наилучшим заполнителем для создания именно тяжелых растворов. Самыми популярными видами щебня являются щебни вулканического шлака, пемзы и вулканического туфа.

Бетонные смеси на основе заполнителя щебень считается сложной в укладке, и непосредственно влияет на качество бетона. Оптимальной формой смесей является округлая, которая удобна в укладке и образует в итоге более равномерную форму.

Заполнитель шлак имеет множество видов, бывает как искусственного, так и естественного происхождения. Природный шлак — это колотые обломки вулканического стекла, имеющие пористую структуру, в связи с чем, из-за малого веса и плотности, растворы на основе природного шлака относят к легким бетонам.

Искусственный, чаще всего гранулированный, шлак — это промышленные отходы переработки, чаще всего доменных печей или топлива. Размеры имеет не более 0,14 мм. Бетонные смеси на основе искусственного или природного шлака называют шлакобетоном. Не используют в капитальном строительстве из-за малой плотности и, соответственно, хрупкости. Применяется во второстепенных работах.

Заполнитель керамзит считается самым популярным видом заполнителей для легких бетонов, так как, являясь легким материалом, удобным при транспортировке, имеет очень высокую степень звуко и теплоизоляции. Керамзит — это обожженные в специальных условиях некоторые виды глиняных пород, заранее обработанные в виде гранул фракцией 5-40 мм.

Керамзит продается различных видов и имеет разную плотность и фракционность, вплоть до песка. Бетонные смеси на основе наполнителя керамзит называются керамзитобетоном и используются для второстепенных работ, связанных со стяжкой.

Виды модифицирующих добавок для бетонных растворов

Современные технологии строительства диктуют свои правила, поэтому производители бетона расширяют свои производственные мощности на различных этапах работы.

Одним из видов инноваций являются модифицирующие добавки. Используются такие добавки не только в бетонных, но и в других видах строительных смесей, и применяются как для улучшения качеств уже существующих видов бетонов, так и для создания новых улучшенных видов смесей.

Действуют они различными способами: вступают в реакцию с вяжущими, реагируют на температуру и так далее.

Универсального способа применения модифицирующих добавок не существует, поэтому рассмотрим основные из них:

Регуляторы скорости схватывания

созданы, как можно понять из названия, для ускорения строительных работ путем ускорения схватывания бетонного раствора, когда сроки проекта сжаты и нет возможности ждать несколько недель, чтобы снять опалубку с фундаментного каркаса.

При этом, соответственно, снижается количество и время технологических пауз.

Происходит это от реакции регуляторов скорости схватывания с вяжущим, чаще всего цементом, и способствует быстрому созданию кристаллической сетки.

Используя подобную модифицирующую добавку, снимать опалубку и приступать к дальнейшим работам можно уже через сутки.

Регуляторы морозостойкости

являются совершенно необходимыми добавками для бетонных растворов при зимнем строительстве.

Ранее для улучшения морозостойкости смесей применялось хлорное железо, которое было малоэффективным при особо низких температурах и, из-за своей повышенной токсичности, являлось очень вредным для здоровья.

В настоящее время в регуляторах морозостойкости применяют специальные солевые растворы, заранее смешивая добавки с водой.

Современные регуляторы морозостойкости можно применять при особо низких температурах вплоть до -40 градусов по Цельсию.

Пластифицирующие добавки

применяются для более длительного, чем обычно, процесса укладки бетонного раствора, поддерживая непосредственно смесь в состоянии пластичности долгое время посредством сохранения в растворе воды, и не давая бетону расслаиваться.

Происходит данный процесс из-за содержания в пластифицирующих добавках подобия пузырей, содержащих в себе вяжущее, воду и песок, и, когда бетонный раствор начинает расслаиваться, что создает неудобство в работе с формой, его достаточно просто взболтать, чтобы он вновь приобрел необходимую пластичность.

Армирующие добавки и усилители прочности

применяются, как понятно из названия, для усиления армирующих свойств и прочности бетонного раствора.

Для придачи смеси большей упругости при сгибе, используют армирующие добавки — это органические минеральные вещества в виде нитей, чаще всего фибра (базальтовая нить), которая при смешивании с вяжущим создает однородную массу большой прочности.

Усилители прочности — это химические вещества, при реакции с вяжущим создающие более прочную кристаллическую решетку, при этом марка бетона повышается.

Поризующие модификаторы

это новейшие разработки строительных добавок для бетонных смесей, созданные для придания раствору более пористой структуры.

Такие добавки способствуют не только появлению у смеси повышенной пластичности, повышающей работоспособность бетона и удобство при его укладке, но и улучшает его звуко- и теплоизоляционные свойства за счет появления пористой структуры непосредственно в растворе.

Поризующие модификаторы подразделяют на воздухововлекающие (наполнение воздухом при производстве), пенообразующие (приготовленную заранее пену добавляют в раствор) и газообразующие (поры образуются при наполнении газом).

Ингибиторы коррозийных процессов

искусственные вещества, добавляемые в бетонные растворы, предназначенные, в основном, при работе с железобетонными конструкциями.

Как понятно из названия, ингибиторы коррозийных процессов предотвращают появление ржавчины. То есть, металлическая основа — каркас — не подвергается коррозии длительное время, находясь внутри бетонного раствора. При этом нет необходимости использования защитной прослойки и гидроизоляции, конструкция постоянно подвержена воздействию на нее влаги.