Большая энциклопедия нефти и газа. Определение плотности бетона

Плотность бетона – это характеристика материала, показатель которой может увеличиваться или уменьшаться в зависимости от добавляемых в смесь компонентов.

Показатель плотности

Застывая, раствор набирает прочность, соответственно растет его плотность, так как лишняя вода испаряется. Увеличения этой характеристики бетона добиваются, беря за основу раствора пуццолановый портландцемент, расширяющийся или глиноземистый цемент. Применение этих материалов исключает образование пустот при застывании.

Изменение соотношения воды и цемента в растворе (уменьшение жидкости и добавление основы) может отразиться при укладке раствора, значительно усложнив ее. Плотность материала увеличивается за счет добавления пластификаторов, которые к тому же улучшают общие характеристики готового изделия. При изготовлении бетона в соответствии с установленными ГОСТами, его плотность будет являться известной величиной.

Значение находится путем деления массы вещества на объем. Фиксируется плотность бетона кг м3 (1 килограмм на метр кубический).

Итак, показатель зависит от следующих факторов:

• состав смеси, где заполнителем являются щебень или керамзит;
• дополнительные условия: марка и качество основы, которой является цемент, состав воды, зернистость песка, действие примесей.

От показателя зависит несколько основных свойств материала:

1. Однородность, обусловленная взаимодействием основных компонентов друг с другом.
2. Упругость, позволяющая придавать изделию из бетона различные формы.
3. Прочность, влияющая на длительное сохранение основных свойств материала.

От показателя плотности зависит качество бетона и удобство его применения.

Классификация материала

Бетон классифицируется по средней плотности, при этом различают несколько типов материала.

1. Плотность особо легкого бетона менее 500кг/м3. В качестве заполнителя применяются арболит или перлит. Газобетоны и пенобетоны, относящиеся к этому виду изделий, широко используются при возведении стен жилых домов, перекрытий, для создания теплоизолирующего слоя.
2. Средняя плотность легких бетонов, в состав которых входит керамзит, пемза и другие пористые наполнители, варьируется от 500 до 1600кг/м3. Существует два вида изделий: конструктивно-изоляционный и конструктивный материал. Плотность первого достигает 1400 кг/м3, второго – от 1400 до 1600 кг/м3. Применяется бетон в индивидуальном строительстве, возведении торговых центров, многоэтажных домов. Его часто используют в сейсмоактивных зонах.
3. Облегченный бетон обладает плотностью от 300 до 2000кг/м3. В состав раствора входит щебень. Материал широко применяется при возведении жилых домов, сооружении фундаментов, перекрытий. Небольшой вес изделий позволяет использовать их в разных сферах строительства.
4. Плотность особо тяжелого бетона превышает 2500 кг/м3. Название материалов принадлежащих к этому типу зависит от наполнителей, которыми являются куски стали, магнетита, железной руды. Сталебетоны, баритовые и магнетитовые изделия применяются для сооружения специальных конструкций, которые могут служить защитой от радиоактивного излучения. Поэтому часто тяжелые бетоны необходимы при возведении АЭС.
5. Плотность тяжелых бетонов варьируется от 2000 до 2500 кг/м3. Заполнителем при изготовлении раствора служат различные горные породы или песок. Изделия достаточно востребованы при сооружении несущих конструкций, фундаментов разного типа. Его применяют при строительстве в местах, где отмечается высокий радиационный фон.

Подобная классификация, основана на среднем показателе плотности, позволяющем учитывать пористость и вес материала, свойства заполнителя.

Влияние марки бетона на его плотность

Каждый тип бетона имеет собственную марку – показатель, на который следует ориентироваться при выборе нужного состава. Наиболее востребованными являются М200, М300, М400.

Средняя плотность бетона М200 варьируется от 2000 до 2500 кг/м3. Изделие относится к тяжелым бетонам, в состав которых входят цемент, вода, песок и гравий. Материал обладает высокой прочностью и качеством. Он не поддается неблагоприятным воздействиям окружающей среды, выдерживает большие нагрузки и разные температуры. Но его не рекомендуют применять в условиях резких перепадов температур. Преимуществом бетона является доступная стоимость при отличных технических характеристиках.

Средняя плотность бетона М300 достигает 2500 кг/м3. В качестве заполнителя используется гранит или гравий, придающий изделию прочность. Тяжелый бетон М300 распространен во многих сферах производства и строительства, благодаря морозостойкости, упругости, эластичности, огнеупорности, долговечности и водонепроницаемости. Стоимость материала зависит от качества наполнителя.

Плотность бетона М400 превышает 2500 кг/м3. Не смотря на очень высокие показатели прочности и надежности, материал менее популярен, чем М200 и М300, благодаря высокой стоимости и быстрому схватыванию. В состав раствора входят следующие компоненты: чистый, без примесей, песок, высококачественный цемент, гранит или гранитный щебень. М400 используется для сооружения специализированных конструкций и крупных объектов.

Плотность бетона В 25 (М350) может быть разной. Конструкционный керамзитобетон имеет плотность в переделах 2600 кг/м3, а керамзитобетон – 1700 кг/м3. Материал достаточно востребован во многих областях строительства, благодаря своим звукоизоляционным и теплоизоляционным качествам.

Изменение показателя плотности

Увеличить плотность бетонных изделий можно следующими способами.

1. Использование расширяющего или безусадочного цемента.
2. Ввод в раствор специальных добавок.
3. Применение во время работы поверхностно-активных дополнений.
4. Добавление в раствор жидкого стекла.
5. Снижение объема воды, увеличение основной составляющей (цемент).

Снизить показатель плотности можно. Для этого следует привлекать наиболее легкие наполнители, можно увеличить объем воды в бетоне, увеличение воды, уменьшение количества цемента

При строительстве фундаментов, ростверков, отмостки, подпорных стен, стяжек полов и других конструкций, приходится задаваться вопросом «Какую марку бетона выбрать?», «Как приготовить бетонную смесь?», «Какая будет прочность и плотность бетона?», «В каких пропорциях брать воду, песок, цемент, гравий?».

Такие мысли возникают не случайно. Ведь от правильно приготовленной бетонной смеси зависит прочность всей конструкции, а например для фундамента надежность всего строения.

В этой статье рассмотрим какая марка бетона и для какой конструкции лучше подходит, а после чего будет рассмотрена таблица, в которой будут указаны необходимые пропорции.

Бетон всегда нужно подбирать в зависимости от вида конструкции, от нагрузок которые она несет, от функций которые она выполняет. Например, для фундамента нужен более прочный бетон, а при заливке стяжки для пола подойдет бетонная смесь меньшей марки.

Классификация бетонов и их применение

Марка бетона обозначается буквой «М», а далее идет число, которые указывает на прочность бетона. Например м 200 означает что бетон может выдержать нагрузку 200 кг на 1см 2 . Так же есть альтернативное обозначение буквой «В», которое выражает прочностные характеристики в других единицах. Например, в10 означает, что максимальное давление, при котором можно использовать этот класс бетона составляет 10 МПа.

В таблице приведены соответствия этих двух обозначений.

Бетон М 100

Это так называемый «тощий бетон», который применяется как слой-прокладка при подготовительных работах для выравнивания поверхности и лучшего сцепления с грунтом. Например, перед заливкой плитного фундамента , сначала делают прослойку из тощего бетона не более 5 см, а после застывания заливают плиту.

Бетон М 150

Более прочный состав. В основном применяется при заливке стяжки для пола, бетонирования дорожек, для легких дворовых построек. Так же может использоваться как подготовительный слой.

Бетоны марок М 200, М 250

Наиболее распространённые марки бетона для частного строительства. Используются для всех видов фундамента, для устройства отмостки, при заливке плитоперекрытий, для лестниц, стен и т.д. Так же могут использоваться как предыдущие две марки. Обладают хорошими прочностными характеристиками, достаточными для индивидуального строительства.

Бетон марки М 300, М 350

Используют для конструкции, которые испытывают высокие нагрузки, такие как различные колонны, для устройства свайно-ростверкового фундамента, при заливке чаш бассейнов с добавление гидроизолирующих добавок.

Бетоны более высоких марок начиная от М 400 для частного строительства применяются редко, потому что нет необходимости в такой высокой прочности. К тому же, такие составы имеют малое время схватывание и высокую стоимость. В основном применяется для изготовления мостов, бункеров, банковских хранилищ, различных гидротехнических сооружений т.е. для сооружений, которые подвержены большим нагрузкам или требующих высокой надежности.

Состав бетонной смеси для различных марок

Для получения бетона нужной марки, нужно в точности соблюдать пропорции входящих в него компонентов.

Основной частью бетона является цемент. Наиболее распространенными являются цемент марки М400 и М500, на основе которых будут приведены составы в таблице. Основные компоненты цемент (Ц), песок(П), щебень(Щ), вода(В).

Приведу краткое разъяснение. Предположим вы купили цемент марки М 400 и решили сделать стяжку для пола. Наиболее подходящим будет бетон М 150. Для этого вам понадобится 1 кг цемента, 3,5 кг песка, 5,7 кг щебня и 0,75 литров воды.

Обратите внимание, что в примере выше, расчет был произведен в килограммах. Часто бывает удобнее пользоваться соотношением выраженном в объеме, например в ведрах. Для получения той же марки нужно взять 1 ведро цемента, 3,2 ведра песка, 5 ведер щебня и 0,75 ведра воды.

Не нужно путать марку цемента и марку бетона.

Плотность бетона

Однозначно ответить на вопрос «Какова плотность бетона?» невозможно, потому что существует множество факторов влияющих на этот показатель. Основной момент влияющий на плотность бетона это состав заполнителя. Например, щебень, который используется в качестве заполнителя по своей структуре более плотный чем керамзит, соответственно плотность этих двух составов будет разной. На плотность бетона так же влияет зернистость песка, качество цемента, воды, присутствие различных примесей.

Поэтому условно существует разделение на следующие виды:

Особо тяжелые, плотность которых более 2500 кг/м 3 . В качестве заполнителя служат такие горные породы как чугунный скрап, магнетит, барит. Применяются для защитных конструкций типа бункеров и различных подземных хранилищ.

Тяжелые, плотностью1800 — 2500 кг/м 3 . Наиболее распространённый вид, который используют для заливки фундаментов, стен, бетонных ограждений, стяжек т.е. различных конструкций.

Легкие, плотностью от 500 кг/м 3 до 1800 кг/м 3 . В их состав может входить пемза, керамзит, различные шлаки, пенообразующие добавки. К ним относятся такие материалы как газобетон, пенобетон , шлакоблоки.

В свою очередь легкие бетоны подразделяются на конструкционные плотностью 1400-1800 кг/м 3 и изоляционные плотность менее 1400 кг/м 3 .

Теплоизоляционные бетоны, плотность которых менее 500 кг/м 3 . Как понятно из названия нужны для утепления стен и полов.

Надежность фундамента дома зависит от состава бетона, это важно учитывать при строительстве, после планировки участка и выбора проекта дома. Без фундамента дом можно построить разве что на скале. Изготовление фундаментов, а также возведение каменных стен и т.д. требует самых элементарных знаний о различных бетонах и строительных растворах. Поэтому давайте на время забудем об основной волнующей нас проблеме - строительстве и вкратце ознакомимся с некоторыми данными, которые в дальнейшем будут полезны.

В зависимости от крупности применяемого заполнителя бетоны бывают:

На мелкозернистом заполнителе - до 1см;
- на крупнозернистом заполнителе - 1-15см.

По плотности бетоны делят на четыре вида:

Особо тяжелые - более 2500кг/м3;
- тяжелые - от 1800 до 2500кг/м3;
- легкие - от 500 до 1800кг/м3;
- особо легкие - менее 500кг/м3.

Основной характеристикой при установке класса является показатель прочности бетона на сжатие (МПа) (В3,5; В5...В60). Класс бетона- это числовая характеристика какого-либо его свойства, принимаемая с гарантированной обеспеченностью (обычно 0,95). Марка бетона - числовая характеристика какого-либо свойства, принимаемая по его среднему значению. По прочности бетона при сжатии, например, для тяжелых бетонов, установлены марки 50, 75, 100, 150...600. Для обычных железобетонных конструкций в гражданском и промышленном строительстве обычно применяют марки бетона 200 и 250, пишет iBud.ua.

Долговечность бетонов оценивают степенью морозостойкости. При морозостойкости подразделяются на марки бетоны, как Р50, Р75...Р300, и т.д. По виду вяжущего вещества бетоны бывают:

Цементные;
- силикатные;
- гипсовые;
- бетоны на неорганических вяжущих веществах;
- бетоны на органических вяжущих веществах.

Тяжелым называют бетон плотной структуры, приготовляемый на цементном вяжущем наполнителе. Плотность тяжелого бетона от 1800 до 2500кг/м3. Пористость тяжелого бетона колеблется от 6 до 15%, в зависимости от рода, заполнителей, состава бетона и методов уплотнения. Большое значение имеет характер пористости: крупные открытые поры ухудшают свойства бетона, мелкие замкнутые (например, при использовании пластифицирующих и гидрофобных добавок) улучшают свойства бетона.

Морозостойкость тяжелого бетона не менее 50Мрз. Морозостойкость – зависит от характера и величины пористости бетона, вида цемента и заполнителей. Температуростойкость тяжелого бетона сравнительно невелика. Этот бетон можно применять для конструкций, подвергающихся длительному нагреву до температур не выше 200°С (прочность бетона при этом снижается на 50%).

Усадка тяжелого бетона тем выше, чем выше значение А (водоцементное отношение). При одних и тех же условиях, если в составе бетона недостаточно воды, бетонная смесь окажется недостаточно подвижной, она будет неплотно укладываться в формы и в результате плотность бетона будет небольшой. Если применено оптимальное количество воды в составе бетона (А = 0,3), то может получиться оптимальный состав бетонной смеси. Помимо марки бетона, значения А, применяемых заполнителей, интенсивности уплотнения, на прочность бетона в незначительной мере оказывают влияние и другие факторы.

Прочность бетона увеличится:

При замене гравия щебнем или окатного песка остроугольным;
- при увеличении шероховатости поверхностей заполнителей;
- при более тщательном перемешивании бетонной смеси;
- при улучшении условий твердения бетона.

Марка высокопрочного бетона М600 - разновидность тяжелого бетона. Этот бетон получают на основе цемента высоких марок, промытого песка и щебня путем приготовления жестких или малоподвижных смесей в бетономешалках принудительного действия. Для укладки смесей и формирования изделий используют интенсивное - обязательное вибрирование. Значительный эффект при производстве высокопрочного бетона дают пластификаторы.

Легкие бетоны

К легким бетонам относятся бетоны, плотность которых составляет от 500 до 1800 кг/м3. Заполнителями для легких бетонов служат пористые природные материалы (пемза, вулканический туф, ) и искусственные (керамзитовый гравий, вспученный перлит, вермекулит, металлургические шлаки). В зависимости от величины объемной массы и назначения легкие бетоны подразделяются на:

Теплоизоляционные - менее 500 кг/м3;
- конструктивно-изоляционные - до 1400 кг/м3;
- конструктивные - от 1400 до 1800 кг/м3.

Легкие бетоны на пористых заполнителях в зависимости от структуры делят на:

Обычные, в составе такого бетона межзерновые пустоты крупного заполнителя полностью заполнены цементным тестом и песком;
- поризованные, в которых за счет применения газо- или пенообразующих веществ в цементном камне образовано множество замкнутых пор;
- малопесчаные, в составе такого бетона межзерновые пустоты крупного заполнителя лишь частично заполнены цементным тестом или песком;
- беспесчаные, в составе такого бетона вообще нет песка, а частицы крупного заполнителя обмазаны цементным тестом.

По виду применяемого вяжущего легкие бетоны бывают: цементными, известково-цементными, известково-шлаковыми, силикатными и т.д. При подборе состава легкого бетона на пористых заполнителях следует учитывать тот факт, что имеет сильно шероховатую поверхность, что требует большего расхода цемента, чем для тяжелых бетонов. Пористый заполнитель бетона способен отсасывать воду, изменяя при этом водоцементное отношение. Здесь опасен не только избыток, но и недостаток воды, так как это приводит к понижению прочности затвердевшего бетона.

При увеличении расхода цемента прочность легкого бетона возрастает, но одновременно бетон становится более тяжелым, что отрицательно сказывается на его теплопроводности. Примерный расход цемента на 1 м3 керамзитобетона в зависимости от назначения составляет: для теплоизоляционного бетона - до 175кг, для конструктивно-теплоизоляционного - от 175 до 250 и для конструктивного - от 250 до 400кг. Применяют легкие бетоны для изготовления панелей для стен и перекрытий, для теплоизоляции полов и перекрытий.

Для образования поризованного легкого бетона применяют пенообразующие и газообразующие вещества. Благодаря образованию дополнительного объема пор уменьшаются плотность и теплопроводность поризованного бетона. Легкие бетоны применяют в конструкциях наружных стен, покрытий, а также для изготовления панелей и плит перекрытия.

Ячеистые бетоны

Это разновидность легких бетонов. Получают в результате затвердения вспученной (при помощи пенообразователя) смеси вяжущего, воды и кремнеземистого компонента. Чаще всего в качестве вяжущего для ячеистых бетонов (газопеносиликата) используют негашеную молотую известь. Высокая морозостойкость ячеистых бетонов объясняется их, строением (большое количество замкнутых пор, наполненных воздухом или газом). Благодаря большой пористости ячеистые бетоны обладают малой теплопроводностью, что делает их очень эффективными при устройстве ограждающих конструкций. Объем пор в ячеистых бетонах достигает 85% от общего объема бетона. Показатели свойств ячеистого бетона тем выше, чем меньше диаметр отдельных ячеек (понижается теплопроводность) и чем больше замкнутых ячеек (понижается водопоглощение бетона).

По назначению ячеистые бетоны разделяются на:

Теплоизоляционные - со средней плотностью в сухом состоянии не более 500кг/м3;
- конструктивно-теплоизоляционные - со средней плотностью 500-900кг/м3;
- конструкционные - 1000-1200кг/м3.

Основными характеристиками ячеистого бетона являются средняя плотность бетона и прочность. Применяют ячеистые бетоны для изготовления строительных блоков и панелей, устройства стен и перегородок, в качестве утеплителей. В частном строительстве ячеистые бетоны чаще всего применяют для отливания мелкостеновых блоков, которые используются в основном для строительства надворных построек (гаражей, сараев, складских помещений).

Газобетон

Это также разновидность легких бетонов. Чаще всего в составе бетона смесь цементного теста, молотого песка и газообразователя (тонкого порошка алюминия). Блоки из газобетона применяют для кладки внутренних и наружных стен и перегородок. Для цоколей и стен подвалов (мокрый режим эксплуатации) газобетон использовать нельзя.

Выше были приведены только основные типы бетонов. Есть еще и пенобетоны, химически стойкие, кислотоупорные, гидротехнические, огнеупорные, пароупорные, цветные и другие бетоны. Для строительства индивидуальных домов эти типы бетонов практически не используются.

Особое место в строительстве занимают железобетонные конструкции, изготовленные из бетона и стальной арматуры. Арматура увеличивает несущую способность в случае растягивающих или изгибающих усилий.