Что такое тяжелый бетон и его характеристики: плотность, марки, свойства, состав, классификация

На строительном рынке постоянно появляются новые материалы, однако традиционные решения не теряют своей популярности и продолжают использоваться для решения разных задач. К ним относятся тяжелые бетоны, которые применяются в самых различных случаях. На их основе создаются плиты перекрытий, фермы, перемычки, армированные пояса, громадные блоки и другие конструкции.

Преимущества и недостатки

Разбираясь в вопросе, что такое тяжелый бетон, нужно ознакомиться с преимуществами его использования.

К ним относят:

1. Простоту подачи и укладки.
2. Большой срок службы.
3. Повышенные прочностные свойства после засыхания.
4. Доступную цену.
5. Высокую плотность.
6. Соответствие требованиям пожаробезопасности.

К положительным качествам относят устойчивость к воздействию влаги и отрицательных температур.

Список минусов включает в себя такие пункты:

1. Необходимость обустройства дополнительного теплоизоляционного покрытия.
2. Необходимость регулярного смачивания водой для получения оптимальных прочностных свойств.
3. Необходимость проведения отделочных работ.
4. Ряд сложностей при организации коммуникаций.

Морозостойкость

При выборе бетонов обязательно учитывают климатические особенности, при которых конструкция будет эксплуатироваться. Для средней и северной полос – это морозостойкость (F). Её регулируют пластификаторы:

• Низкая морозостойкость менее F50;
• Средняя морозостойкость (F50…F300);
• Высокая морозостойкость (F300 и более).

Сферы применения

Специфические свойства тяжелого бетона позволяют использовать его для решения крупных строительных задач, включая:

1. Обустройство ж/б конструкций. Чтобы увеличить прочностные показатели и сократить время застывания, в состав вводят особые минеральные наполнители и подвергают тепловой обработке.
2. Возведение гидротехнических сооружений. Подобная сфера требует особого внимания и ответственности, поэтому к классу материала предъявляются высокие требования. Чтобы обустроить промышленный объект с повышенной степенью устойчивости используется особо твердый бетон. Его характеризует большой срок службы и устойчивость к внешним факторам.
3. Нанесение покрытия на автомобильные магистрали и дороги аэродромов. Тяжелый бетон, плотность которого достаточно высока, может выдерживать большие нагрузки от массивной техники, а устойчивость к отрицательным температурам способствует обустройству надежного и долговечного покрытия.
4. Заливка оснований под промышленные объекты. За счет улучшенных прочностных свойств материал может использоваться для возведения фундаментов под крупные постройки.
5. Закладка стен и перекрытий помещений, к которым предъявляются высокие требования в плане надежности. К таким относятся банковские хранилища, государственные объекты, химические предприятия и заводы.

Бетон тяжелого типа необходим для всех конструкций, которые сталкиваются с большими нагрузками. За счет особых свойств и характеристик его популярность остается высокой, несмотря на появление новых материалов и решений.

Виды бетона

Тяжелый бетон, состав которого основывается на высших марках портландцемента, может предназначаться для разных целей.

В зависимости от сферы применения существует следующая классификация материала:

1. Высокопрочный. В процессе замеса вносится лучшая цементная смесь, чистый песок и щебень крупной фракции. Производство выполняется с помощью вибрационного оборудования, которое придает бетону повышенную плотность тяжелого бетона. С целью повышения прочности в состав вносят дополнительные компоненты — пластификаторы.
2. Железобетонный. Используется для строительства железобетонных блоков, перекрытий и других ж/б построек.
3. Быстросхватывающийся. В его составе присутствует быстротвердеющая цементная смесь и дополнительные элементы, включая хлористый водород. Наличие добавок способствует сокращению сроков застывания без потери качества конечного продукта.
4. Для гидросооружений. Представляет собой особую разновидность бетона, которая используется для возведения сооружений во влажной среде. Материалу не страшны воздействия воды, и он сохраняет первоначальный вид даже через несколько лет интенсивной эксплуатации.
5. Дорожный. Применяется при покрытии автомагистралей и обладает устойчивостью к большим техническим нагрузкам.
6. Литой. Создается на основе быстротвердеющего цемента с пластификаторами и большим содержанием жидкости в составе.
7. Мелкозернистый. Создается на базе камней цемента без наличия крупных и тяжелых компонентов. Востребован при возведении построек со стенами небольшой толщины.
8. Кислотоупорный. Отличается устойчивостью к воздействию агрессивных веществ и кислот, поэтому задействуется для строительства помещений химического типа.
9. Жаростойкий. Не боится продолжительного пребывания в высокотемпературной среде. На основе жаростойких бетонов обустраиваются промышленные печи, работающие с температурой до 12000°C.
10. Полимерные разновидности. В процессе производства сырье пропитывается специальными смолами и полимерными добавками. Это обеспечивает повышенную степень прочности и надежности.
11. Декоративный. Производится с применением красителей и особых заполнителей, таких как мраморный камень с натуральным окрасом. Материал востребован при возведении аллей и парков, украшении садовых дорожек и бордюров, оформлении фасадов и т.д.

Существуют и специальные виды бетона, которые отличаются разным составом и классом.

Условия твердения

Для бетонов с разным составом требуются определенные условия твердения:

• Естественные условия (температура 20-22°С, влажность около 50-70%);
• Тепловая обработка при нормальном давлении необходима, например, при зимнем строительстве, когда требуется поддержание положительной температуры;
• Тепловая обработка при высоком давлении (автоклав). Так создают отдельные конструкции для строительства.

Классификация видов бетонов помогает сделать правильный выбор материала с учетом всех ключевых качеств материала. Рекомендуем приобретать материал с выбранными характеристиками у специализированных производителей, которые предоставляют подтверждающую качество документацию. Только в этом случае все условия и тонкости рецептуры будут соблюдены, а значит, материал будет иметь заложенные при расчетах качества.

• Стеновой комплект
• Фундамент

Характеристики

Свойства тяжелого бетона напрямую зависят от исходного сырья, применяемого в процессе замешивания смеси, и сферы применения материала.

Современная классификация основывается на следующих характеристиках:

1. По классам.
2. По маркам бетонов.
3. По ГОСТу.
4. По стоимости.

По классам

Существующие классы бетонов отличаются как эксплуатационными характеристиками, так и качеством. По стандартам ГОСТа выделяется целая линейка материала с разной классностью. Она включает в себя такие растворы, как В3,5, В5, В7,5, В10, В12,5, В25, В30, В70, В90, В100 и др. Еще стандартами ГОСТ допускается производство промежуточных классов, таких как 27,5.

Перечисленные разновидности характеризуются особыми свойствами, которым нужно уделять внимание при выборе или создании бетонного раствора. Основные характеристики указываются в стандарте.

Марки бетонов

Идентификация марки определяется показателями прочности на сжатие и осевого растяжения. В зависимости от этих свойств выделяют такие марки, как:

1. М50 и М100 характеризуются небольшой прочностью на сжатие, что не позволяет использовать их для широкого спектра строительных работ. Основная сфера применения — обустройство ландшафтов.
2. М150 — марка востребована при производстве стяжек и отмостков.
3. М200 считается наиболее популярным материалом для реставрации фундаментов, площадок и лестниц.
4. М250 и М350 используются для возведения монолитных построек и других конструкций из бетона.
5. М350 демонстрирует повышенную степень прочности и задействуется при изготовлении аэродромных плит.
6. М400 используется для создания защищенных банковских хранилищ, гидротехнических сооружений и мостов.
7. М500-М600 применяются при строительстве метрополитена.

Есть и особо прочные составы с маркой до М800, но их применение встречается достаточно редко.

ГОСТ

Каждый состав тяжелого бетона должен соответствовать некоторым требованиям ГОСТ. Любые отклонения от заданных правил недопустимы. При производстве этого стройматериала нужно учитывать стандарт ГОСТ 26633-2012, который предусматривает наличие следующих значений:

1. Устойчивость к морозу — F500.
2. Водонепроницаемость — W6-W12.
3. Показатели усадки при схватывании — 0,15 мм на 1 м.
4. Прочность на растяжение — Bt10-Bt40.

Стоимость

Стоимость раствора определяется массой факторов, включая цену всех компонентов. Если воду, щебень и чистый песок найти достаточно просто, то покупка пластификаторов и других добавок потребует некоторых усилий и финансовых вложений. Еще ценник зависит от марки смеси. Производство 1 м³ раствора под маркой М100 составит 2400 руб.

Применение сверхтяжелых бетонов в частном строительстве не оправдывает себя, что обусловлено дороговизной всех составляющих. Раствор предусматривает наличие редких элементов.

Шлаки и золы в качестве заполнителей, а также мергель

Процесс приготовления бетонного раствора может быть основан на замене мелких и крупных заполнителей более доступными по цене золошлаковыми смесями, шлаками или золами. Технические условия производства этих материалов регламентирует ГОСТ 57789-2017, введенный в действие 03 января 2022 года. Это дает возможность замешивать цементные растворы более высоких марок, например, М450 и М500, увеличивать водонепроницаемость и морозостойкость бетонов, экономить от 10 до 25% цемента.

Применение золошлаковых смесей выгоднее, чем замена щебня мергелем, поскольку создаваемый раствор теряет в прочности. Мергель чаще всего используют как материал для возведения несущих стен, прочность которых зависит от их толщины, составляющей более 0,5 м. Также мергель выгодно использовать как замену щебню в тех районах, где его добывают, но повторимся, прочность такого бетона ниже, и максимальная прочность бетона которую можно получить с таким наполнителем — М200-М250. Шлаки и зола позволяют готовить легкие и тяжелые бетоны высокого качества и одновременно экономить ресурсы.

Основные свойства

К основным свойствам бетонов относят:

1. Прочность.
2. Водостойкость.
3. Пористость.
4. Морозостойкость.
5. Теплопроводность.
6. Огнеупорность.

Прочность

Ключевым показателем высокого качества бетона является его прочность. Тяжелые разновидности должны справляться с интенсивными нагрузками, поэтому к прочностным свойствам предъявляются высокие требования.

Они должны соблюдаться как на этапе замешивания смеси, так и при решении всех строительных задач. Поскольку бетон считается материалом с неоднородной структурой, колебания в показателях прочности считаются нормальным явлением.

Водостойкость

Бетон считается водостойким материалом, который не теряет свои начальные характеристики при продолжительном пребывании во влажной среде. Показатели водостойкости зависят от соотношения компонентов в составе и изображаются под буквой W. Диапазон значения варьируется от W2 до W20.

Пористость

Даже самые прочные марки бетона обладают маленькими ячейками, которые обуславливают такое свойство, как пористость. Интенсивность пористости определяется типом и объемом наполнителя, а также соотношением воды и цемента. Еще учитывается степень обработки методом вибрации и масса других факторов. Базовое значение варьируется от 6 до 15%.

Морозостойкость

Степень морозостойкости указывает на устойчивость материала к разрушающему воздействию отрицательных температур или нагрузок при оттаивании влаги после затяжной зимы. Под морозостойкостью подразумевается количество циклов заморозки и разморозки. Чем больше таких циклов, тем выше показатель. Доступные в продаже марки обладают значениями от 50 до 300 циклов.

Теплопроводность

Слабым местом бетонов является его теплопроводность. Несмотря на улучшенные прочностные показатели и большой срок службы, материал подвергается сильному промерзанию и не может удерживать тепло внутри себя. По мере увеличения плотности растет теплопроводность.

Огнеупорность

Огнеупорность считается важнейшим свойством материала, которая определяет его устойчивость к воспламенениям. При воздействии температуры до 200ºС прочностные характеристики снижаются на 30%. При повышении температуры до 500ºС происходит деформация конструкции.

Расчет состава и замес

При составлении расчетов будущей смеси необходимо придерживаться рекомендуемых значений и требований, поскольку они определяют прочность и надежность сооружения. Специалисты предлагают готовые пропорции, позволяющие грамотно рассчитать соотношение всех компонентов:

Марка бетона	Кол-во бетона из 10 л цемента (л)	Состав объема из расчета на 10 л (П/Щ)	Общий массовый состав (Ц/П/Щ) (кг)
450	29	10/22	1/1, 1/2,5
400	31	11/24	1/1,2/2,7
300	41	17/32	1/1,9/3,7
350	43	19/34	½,1/3,9
200	54	25/42	½,8/4,8
150	64	32/50	1/3,5/5,7
100	78	41/60	¼,6/7

При выполнении замеса своими руками необходимо руководствоваться следующей инструкцией:

1. Подготавливаем емкость, где будет осуществляться замешивание смеси.
2. Помещаем в тару воду (в случае с другими типами бетона изначально помещается наполнитель).
3. Вносим в состав цемент, песок и наполнитель, продолжая перемешивать раствор.
4. Дальше вносим дополнительные компоненты и пластификаторы, если это нужно.
5. Раствор замешивается до тех пор, пока не получится однородная консистенция, не содержащая комков.

Придерживаясь такого руководства, можно сделать качественный раствор бетона, который будет соответствовать всем требованиям и нормам.