Бетоны тяжелые и легкие: марки, свойства, состав, вес кубометра. Испытания по ГОСТу

Бетоны — это строительные смеси определенной прочности, для приготовления которых необходим наполнитель в виде гравия, очищенные песок с водой и вяжущий наполнитель, а именно цемент определенной марки. Правила выбора составляющих для изготовления бетона определенной марки и прочности регламентированы ГОСТом 27006-86.

Классификация и марки бетона

В зависимости от значения показателя плотности, измеряемого в кг/м3, бетоны различных марок классифицированы по ГОСТу 25192-2012, поэтому их принято делить на 4 класса:

1. Особо тяжелых — более 2500 кг/м3 (железобетон, сталебетон).
2. Тяжелых — 1800-2500 кг/м3 (полимербетон и бетонополимер).
3. Легких — 500-1800 кг/м3 (шлако-, пемзобетон, опилкобетон).
4. Особо легких или теплых — менее 500 кг/м3 (пено- и газобетон).

Теплые и легкие бетоны имеют разную прочность, определяемую ГОСТом 10180-2012.  Материалы содержат большое количество воздуха, снижающего уровень теплоотдачи строительной конструкции. Марки легкого бетона носят название тощих. Согласно ГОСТу 25820-2014 разновидности этих марок в зависимости от плотности и прочности бывают следующими:

1. Теплоизоляционными (менее 500 кг/см3 — марки М10, М15 и М25) — шлакобетон.
2. Конструкционно-теплоизоляционными (500-1400 кг/см3 — марки М35, М50, М75, М100) — опилкобетон, деревобетон.
3. Конструкционными (от 1500 кг/см3 — марки М150 и М200) — полистиролбетон, керамзитобетон.

ГОСТ 25192-2012 регулирует сферу применения перечисленных выше марок растворов, связанную со строительством малоэтажных жилых домов, утеплением зданий, звуко- и теплоизоляцией стен и полов в помещениях.

Марка М200 — это самый универсальный бетон, имеющий по ГОСТу прочность, подходящую для создания подбетонки, железобетонных перемычек, круглых колодцев, слоя под тротуарную плитку, фундаментов под легкие частные одноэтажные дома, черновой стяжки полов по грунту.

При заказе товарного бетона с завода, не лишним будет сделать запас по прочности (особенно если предстоит заливка фундамента), и заказывать бетон марки М250 или даже М300. Это необходимо также потому, что в силу некоторых обстоятельств — например добавили много воды чтобы раствор растекался лучше, или мыльный раствор в качестве пластификатора, то прочность бетона снижается.

Марка М150 — это недорогой бетон меньшей прочности, позволяющий ремонтировать дорожные покрытия, использовать для стяжки пола по грунту.

Марка бетона в соответствии с ГОСТом 25192-2012 имеет индекс, который показывает уровень прочности, т. е. возможной нагрузки на каждый сантиметр площади монолита. Латинская буква М перед определенным числом обозначает предел на сжатие образца определенной марки. Например, по прочности марка М50 соответствует классу В3,5, а марка М1000 — В80, т. е. по ГОСТУ 25192-2012 марка зависит от классов состава, обозначаемых буквой В с числом от 3,5 до 80, общее количество которых составляет 21, но более популярны из них только 10.

Для обозначения материала по прочности марка используется чаще, чем класс. Если бетон имеет прочность, которая соответствует классу В40, то монолит способен выдержать давление в 40 МПа. Прочность раствора согласно ГОСТу 25192-2012 требует определенного запаса 25%, поэтому показатель допустимого давления при выборе марки должен быть снижен до 30МПа. Класс материала по ГОСТу зависит не только от марки по прочности, но и от показателей морозостойкости, сопротивляемости высоким температурам, влагостойкости.

Виды тяжелых бетонов

Тяжелые бетоны, начиная с марки м250, имеют плотность более 1800 кг/м3. Если прочность на сжатие состава 262 кг/см2, то может быть определена ближайшая марка, а именно М250. Согласно ГОСТу 25192-2012 индекс указан в обширном перечне марок строительного материала, начиная с М50 и заканчивая М1000. Число стойкости к сжатию материала 262 удобнее обозначить как 250, поэтому в соответствии с ГОСТом условно на упаковке бетона будет указана марка М250.

Область применения тяжелых бетонов по ГОСТу 25192-2012 — это масштабное возведение объектов, включая многоэтажные дома, плиты перекрытий, заборы, лестницы, чаши бассейнов, взлетные полосы в аэропортах. Различные по прочности марки бетона в соответствии с ГОСТом 25192-2012 подходят для строительства в условиях повышенной влажности, обустройства фундаментов зданий промышленного назначения. Для тяжелых бетонов характерны следующие свойства:

• высокая прочность;
• морозостойкость;
• пожаробезопасность;
• гидронепроницаемость;
• химическая стойкость.

Состав железобетона, его марки и прочность регламентированы ГОСТом 13015-2012. В монолит входит стальная арматура и непосредственно раствор. К тяжелым можно отнести стальбетон, который по ГОСТу имеет повышенную прочность, содержит портландцемент М500, стальную стружку и кварцевый песок.

Расшифровка аббревиатур в марках бетона

В перечень основных характеристик бетона любой марки определенного класса входит не только прочность, но и подвижность, морозостойкость и гидрофобность. Последнее свойство марок бетона или водонепроницаемость имеет обозначение W. Расшифровка с условным обозначением М-200 В15/П3/F50/W2 показывает, что бетон марки М200 по ГОСТу имеет класс В15, подвижность П3, морозостойкость F50 и водонепроницаемость W2.

В — это показатель однородности смеси, представляющей собой важную техническую характеристику. Класс по ГОСТу означает прочность материала, оценка которой основана на проведении испытаний образцов состава. Это свойство зависит от качества цемента и наполнителей, соблюдения пропорций приготовления бетона определенной марки и прочности.

П — это обозначение подвижности, стандартный показатель которой по ГОСТу составляет П2 или П3. Если опалубка слишком узкая, то подвижность должна быть П4 и выше, чтобы он растекался лучше. Марки бетона с такой характеристикой не требуют утрамбовки, воздушные пузыри в нем не образуется.

F — это показатель, характеризующий свойство морозостойкости, поэтому цифра показывает число циклов замораживания/размораживания. Согласно ГОСТ это значение определяет предел сохранения прочности при прохождении бетоном циклов оттаивания с последующим замораживанием. Показатель учитывает наличие влаги в структуре состава. Морозостойкость по ГОСТу может быть следующих марок: F50, F75, F100, F150, F200, F300, F400, F500.

W — это обозначение водонепроницаемости, характеризующей по ГОСТу способность бетона определенной марки препятствовать под давлением проникновению воды в структуру монолита. Индекс в пределах 2—20 можно корректировать при добавлении в  раствор уплотняющих добавок или гидрофобного цемента, повышающих водонепроницаемость бетона.

[su_box title=»На заметку» style=»noise»]Для повышения гидростойкости в бетон при его приготовлении в кустарных условиях, строители также добавляют жидкое стекло, однако полную гидроизоляцию оно все же не дает, и носит больше условный характер. Кроме того жидкое стекло дает эффект быстрого схватывания, а вместе с тем и возможного, некоторого снижения прочности бетона, поэтому с этой добавкой нужно быть осторожнее.[/su_box]

Состав бетона разных марок

Особо тяжелые бетоны, используемые при строительстве крупных промышленных объектов, обеспечивают биологическую защиту от радиоактивного излучения. Это свойство материалов по ГОСТу позволяет использовать их при строительстве ядерных установок и АЭС. Производство особо тяжелых бетонов основано на продвинутых технологиях с использованием программного обеспечения со строго заданными параметрами.

В состав особо тяжелых смесей повышенной прочности, плотность которых более 2500 кг/м3, по ГОСТу могут входить следующие виды добавок:

• барит;
• магнетит;
• чугунный скрап;
• лимонит;
• гематит.

Тяжелый бетон по ГОСТу может быть изготовлен с добавлением следующих видов цементов:

• шлакопортландцемента;
• глиноземистого цемента;
• обычного портландцемента;
• пуццоланового портландцемента;
• гипсоглиноземистого набухающего цементного песка.

Тяжелые бетоны по ГОСТу, имеющие объемную массу свыше 1800 кг/м3, широко применяют для строительства фундаментов, возведения стен зданий, сооружения плотин. Технологический процесс изготовления тяжелых бетонов повышенной прочности согласно ГОСТа основан на обработке сырья под воздействием высоких температур. В качестве крупного наполнителя по ГОСТу в составе тяжелых смесей используют гравий или щебень, а мелкого — природный песок.

В состав марок легких бетонов по ГОСТу 25820-2014 входит пористый наполнитель, что существенно снижает вес материала. Раствор содержит щебень либо гравий без мелкого заполнителя. Легкий ячеистый бетон по ГОСТу 25820-2014 можно получить путем вспенивания цементного теста.

Особо легкие или пенобетоны с наименьшей прочностью имеют сквозную пористую структуру и по ГОСТу состоят из воды, цемента, пенообразующих добавок. В качестве крупного заполнителя может быть использован керамзит, шлак, вермикулит и др. Например, в соответствии с ГОСТом 25214-82 производство силикатного бетона с содержанием воды, неорганических наполнителей и связующего известково-кремниевого вещества требует выдержки температурного режима в пределах 175—190 °C.

Приготовить бетон той или иной марки позволят данные из таблиц пропорций составляющих смеси на основе цемента марок М400 и М500 с добавлением песка и щебня в нужном количестве (см. таблицы 1,2).

Таблица 1

Пропорции цемента М400 (портландцемент), песка и щебня в бетонной смеси

Таблица 2

Пропорции портландцемента М500, песка и щебня в бетонной смеси

Существуют различные виды пластификаторов, которые добавляют в смесь для придания  нужных характеристик. Они позволяют изменить состав раствора, например, жаропрочный бетон исключает применение щебня. Чаще всего используют гипер- и суперпластификаторы, а также замедлители, увеличивающие срок твердения раствора.

Гиперпластификторы нужны для создания пластичного декоративного бетона, а при наличии в смеси противоморозных добавок можно осуществлять строительные работы при отрицательных температурах.

Определение прочности бетона

Прочность на сжатие показывает степень нагрузки, которую выдерживает монолит, созданный из раствора. Производство бетона в заводских условиях связано с проведением испытаний, регулируемых ГОСТом 10180-2012, в ходе которых должна быть определена прочность готового продукта с использованием пресса. Полученные результаты записывают в специальный протокол.

Прочность согласно ГОСТу 10180-2012 имеет эталон — это кубик, способный выдержать конкретное давление, измеряемое в МПа. Вероятность нарушения целостности образца должна составлять 5 экземпляров из 100. Прочность на сжатие представляет собой класс бетона, обозначаемый литерой В.

Бетон имеет прочность, которая зависит не только от класса, измеряемого в МПа, но и от марки состава или предела прочности М. Единицей его измерения принято считать 1 кгс/м2, равный 0,098066 МПа. Прочность, выраженная в МПа или кгс/м2, необходима для определения области, где может быть использована та или иная марка бетона в соответствии с ГОСТом 10180-2012.

Испытания на прочность по ГОСТу 10180-2012 основаны на исследовании образца монолита кубической формы с номинальным размером, например, 150х150х150 мм, который взят из заданной области состава. Для испытаний берут специальную форму из металла и укрепляют к ней образец. На него должна действовать определенная статистическая нагрузка. Методику, позволяющую определить прочность на сжатие, регламентирует ГОСТ 10180-2012.

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 2018 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.