Показатель плотности бетонной смеси

Проектирования сооружений и дорожных покрытий общего, специального назначения подразумевает выбор строительных материалов с оптимальными свойствами. Техническая документация проектов содержит требования к составу с указанием значений основных характеристик: прочность на сжатие, изгиб, растяжение; морозостойкость; водонепроницаемость; истираемость; теплопроводность. Величины показателей зависят от компонентов раствора, уплотненности готового изделия.

Технические параметры бетона

Оглавление:

  1. Состав бетона
  2. Что влияет на плотность?
  3. Классификация

Что такое плотность бетона?

Величина массы вещества в объеме 1 м3 – показатель плотности (кг/м3), не путать с удельным весом бетона (кгс/м3 = Н/м3). Бетон – формованный искусственный камень, применяемый в гражданском, промышленном, дорожном строительстве, мебельном производстве (столешницы).

Состав

Плотность зависит от рецептуры и процессов, происходящих при смешивании ингредиентов:

  1. Вяжущее – цемент, гипс, известь, полимеры, другие. «Склеивает» зерна, компонент определяет количество воды, необходимое для его максимально полноценного растворения.
  2. Заполнители – песок, керамзит, щебень, вспененные гранулы пенополистирола, металлическая стружка, занимают до 85% объема.
  3. Модифицирующие добавки – органические или неорганические вещества, улучшающие свойства материала, изменяющие скорость застывания.
  4. Вода.
  5. Пигменты – соли, оксиды металлов, органические красители, придающие декоративные качества.

Процессы, проходящие при смешивании компонентов бетонной смеси:

  • Гидратация – взаимодействие вяжущего с водой.
  • Коагуляция – во время перемешивания происходит слипание частиц.
  • Кристаллизация – переход в твердое состояние.

Характеристики бетона

Влияние состава на характеристику

Плотность зависит от таких факторов:

1. При застывании бетона происходят химические реакции, испарение воды, изменяется масса 1 м3. Особое значение имеет соотношение вода/цемент (В/Ц). Жидкость, не вступившая во взаимодействие с вяжущим, оставляет в массиве полости. После испарения воды образуется пористая структура, влияющая на качество материала. Повышение содержания воды ускоряет затвердение, но снижает плотность, прочность.

2. Размер частиц вяжущего – оказывает влияние на скорость процессов при взаимодействии с водой. Чем мельче зерно, тем продуктивнее химическая реакция. Минимизация размеров обеспечивает уменьшение водопотребности, снижение В/Ц и увеличение плотности.

3. Плотность заполнителя – увеличивает массу 1 куба. Например, сталебетон, получаемый на металлической стружке.

4. Размер зерна – влияет на пустотность. В смеси на щебне добавляют песок и керамзит. Пустоты между крупными зернами замещают компонентами мелкой фракции, увеличивая плотность.

5. Модифицирующие добавки – могут регулировать образование воздушных пор, уменьшать показатель В/Ц за счет пластификация состава.

Прочность бетонных смесей

6. Уплотнение раствора – исключение образования воздушных пустот. Способы:

  • Штыкование (ручное)
  • Виброуплотнение.
  • Прессование.
  • Центрифугирование.
  • Вакуумирование.

Соотношение теплопроводности и плотности бетона

Классификация бетонов по плотности

Рецептура приготовления раствора рассчитывается с целью получения материала с заданными характеристиками. Классификация, согласно ГОСТ, по значению средней плотности (кг/м3) в сухом состоянии (D):

  • Легкие – D800~D2000.
  • Тяжелые – D2000~D2500.
  • Особо легкие – до D800.
  • Особо тяжелые – более D2500.

Особо легкие бетоны – ячеистые, теплоизоляционные (D200-D500) и конструкционно-теплоизоляционные (D500-D800). Величина пор достигает 1,5 мм. Невесомый заполнитель связывается цементным, гипсовым, известковым, шлаковым, смолосодержащим вяжущим.

Классификация бетонов

Таблица зависимости прочности от средней плотности:

Марка, кг/м3 Класс, марка прочности на сжатие
Керамзит-, шунгизитобетон На стекловидном заполнителе Перлитобетон

Вермикулитобетон

D200  

М3~М5

М3~М5 Х М3~М5
D300 М5~М10
D400 М5~М15 М10~М15
D500 М10~М25 М10-М15 М10~М25
D600 В1~В2.5 В0.75~В3.5 В2.0; В2.5 Х
D700 В1.5~В3.5 В1~В5 В2.5; В3.5 Х

Чем выше плотность, тем больше значение прочности.

Таблица соответствия марки и класса прочности:

Класс, МПа В7.5 В10 В12.5 В15 В22.5 В25 В30 В35
Марка, кгс/см2 М100 М150 М150 М200 М300 М350 М400 М450

Таблица взаимосвязи теплопроводности и плотности бетона:

Марка Коэффициент теплопроводности в сухом состоянии
Керамзит-, шунгизитобетон На стекловидном заполнителе Перлитобетон

Вермикулитобетон

D200 0.09~0.1 0.09 Х Х
D300 0.1~0.11 0.1 Х 0.08
D400 0.11~0.12 0.11 Х 0.09
D500 0.12~0.14 0.12 Х 0.11
D600 0.13~0.16 0.13 0.12 0.14
D700 0.15~0.19 0.15 0.14 0.16

С возрастанием плотности увеличивается теплопроводность, ухудшаются теплоизоляционные свойства.

Легкие – конструкционные бетоны средней плотности D1100~D2000 и тепло-конструкционные (D500- D1600). Применение: наружные стены, плиты ребристые и пустотные, лифтовые шахты.

Таблица зависимости прочности на сжатие и плотности:

Марка, кг/м3 Класс прочности на сжатие
Керамзито-, шунгизитобетон На щебне Перлитобетон
Тепло-конструкционные D500~1000 В0.75~3.5 Х В2~10
D1100~1600 М100 Х В5-10
 

Конструкционные

D1100~1500 В12.5~30 В2.5~10 В12.5~15
D1600~1700 В15~40 В12.5~25 В15
D1800 В20~40 В20~30 Х
D1900~D2000 В25~40 В22.5~40 Х

Легкие бетоны созданы для уменьшения массы несущих конструкций, используются для ограждающих элементов.

Тяжелые – применяемые для монолитно-каркасной технологии строительства, в качестве покрытия дорог, при возведении гидротехнических сооружений. Заполнитель – щебень, горные породы.

Таблица с характеристиками плотности тяжелого бетона «цемент-песок-вода»:

Класс прочности /марка Плотность раствора, кг/см3 Удобо-уклады-ваемость Морозо-устойчи-вость Водо-непрони-цаемость Рецептура (в кг) для V= 1м3
Песок Цемент Вода Щебень
В15/М200 2400 П2 200 6 900 260 155 1080
В20/М250 2405 П2 200 6 865 300 155 1080
В22.5/М300 2415 П2 300 8 835 340 155 1080
В25/М350 2420 П2 300 8 800 380 155 1080
В30/М400 2430 П2 300 10 770 420 155 1080

Особо тяжелые – материалы высокой плотности, достигаемой с помощью заполнителя из металлической стружки, чугунной дроби, магнетита, барита. Вяжущее – портландцементы, гипсоглиноземистые смеси. Применение – для сооружений специального назначения, требующих защиты от излучений, воздействия электромагнитных волн. Использование улучшенных компонентов, добавок, технологий позволит получать более качественные, экономически выгодные бетоны, к примеру, порошково-реакционные.

Автор:
Валентин Токарев
Share