16 декабря 2008, №473

Свойства бетона и бетонные полы

Цементы и вода являются активными составляющими бетона. При затворении цемента водой получается цементное тесто. Оно обволакивает зерна заполнителя, заполняет промежутки между ними, а затвердевая, переходит в камневидное состояние и надежно связывает эти зерна в одно монолитное целое.
Бетоны подразделяются по объемной массе, по виду применяемого вяжущего, по крупности заполнителя, по назначению. По объемной массе бетоны делят на тяжелые, особо тяжелые, легкие, особо легкие.

Тяжелые бетоны имеют объемную массу 1800— 2500 кг/м?, заполнителем в таких бетонах служит гравий, щебень и кварцевый песок.Объемная масса легких бетонов 500—1800 кг/м?. Чтобы получить такой бетон, необходимо в качестве заполнителя применять легкие пористые заполнители (природные пемзу и туф, искусственные керамзит или шлаковую пемзу и т. д.) или же образовывать в теле бетона многочисленные ячейки-поры (ячеистые бетоны).

Особо тяжелые бетоны имеют объемную массу более 2500 кг/м?. Для их приготовления применяют очень тяжелый щебень из металлических руд, железный скрап и т. д.
Особо легкие бетоны имеют объемную массу менее 500 кг/м?. Легкие бетоны, как правило, обладают невысокой прочностью, но зато пониженной теплопроводностью и поэтому обычно их применяют в ограждающих конструкциях (наружные стены, панели кровель).

Высокопрочные легкие бетоны для изготовления несущих конструкций (балок, ферм, плит, колонн) в нашей стране применяются пока очень мало.
Если бетон приготовлен только на одном мелком заполнителе (песок, щебень крупностью до 10 мм), то он называется мелкозернистым. Если в бетоне нет песка, то цементное тесто не заполняет всех пустот между гравием или щебнем и получается так называемый крупнопористый бетон, обладающий также пониженной объемной массой.
К бетонам специального назначения относятся высокопрочные, дорожные, гидротехнические, декоративные, жаростойкие (для футеровки промышленных печей, дымовых труб), химически стойкие.

Одним из важнейших свойств бетона, а также бетонного пола, является его прочность на сжатие. Прочность бетона зависит главным образом от прочности цементного камня, вида заполнителя и срока твердения. Прочность цементного камня зависит не только от марки (активности) цемента и его количества, но и от так называемого водоцементного отношения, т. е. отношения воды к массе цемента (обозначается В/Ц) в единице объема бетона: можно увеличить расход цемента в 1,5 раза, но если во столько же увеличить расход воды, прочность бетона не изменится. Если при том же расходе цемента увеличить дозу воды, прочность бетона уменьшится. Это объясняется следующим. При твердении бетона вода вступает в химическое взаимодействие с цементом, образуя цементное тесто. Это тесто, связывающее зерна заполнителя, является минеральным клеем, а прочность любого клея снижается по мере разбавления его водой. Кроме того, для создания цементного камня требуется значительно меньше воды, чем ее нужно вводить при затворении, чтобы получить требуемую пластичность смеси. Излишняя вода при твердении бетона испаряется, при этом образуются поры. Чем больше сквозных пор, тем хуже качество бетона. Вторым интересным и также очень важным свойством бетона является то, что его прочность не постоянная величина, она непрерывно возрастает, и этот рост может при благоприятных условиях длиться многие годы. Но наиболее интенсивный рост прочности происходит в течение первых недель, затем он значительно замедляется. Поэтому при проектировании железобетонных конструкций условно принимается прочность бетона в возрасте 28 сут после затворения при нормальном (естественном) твердении. Всякое последующее нарастание прочности в расчеты не вводится и относится в запас. Отсюда проектную марку бетона определяют как предел прочности образцов, испытанных, как правило, в 28-суточном возрасте.

Образцами являются кубики размером 20Х20Х Х20 см; 15X15X15 или 10x10x10 см. Изготовляют их из бетона того же состава, из которого будут изготовлены данные конструкции. Проектную марку определяют как среднюю по прочности серии испытанных образцов.
Испытывая такие образцы-кубы, подбирают состав бетона для обеспечения заданной марки и систематически контролируют обеспечение этой марки в процессе изготовления продукции.
Для сборных конструкций установлены следующие проектные марки бетона по прочности на сжатие: тяжелого бетона—150, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 600 кгс/см2; легкого бетона на пористых заполнителях--25, 35, 50, 75, 100, 150, 200, 250 и 300 кгс/см2; ячеистого бетона — от 25 до 200 кгс/см2 в зависимости от их плотности.

Помимо марки по прочности на сжатие для конструкций специального назначения устанавливаются и контролируются марки по прочности на изгиб, осевое растяжение и др.
К другим характеристикам бетона относятся также плотность бетона и его объемная масса, пористость, водопоглощение, водонепроницаемость, теплопроводность, звукопоглощение.
Высокая водонепроницаемость бетона нужна для конструкций, работающих под напором воды, например резервуаров, плотин. Водонепроницаемость обозначается марками В-2, В-4, В-6, В-8, указывающими на максимальное давление воды в кгс/см2, выдерживаемое специальными бетонными образцами при испытании.

Теплопроводность является важной характеристикой бетона ограждающих конструкций отапливаемых зданий (панелей наружных стен, чердачных перекрытий и кровель). Чем выше теплопроводность, тем «холоднее» бетон, тем больше тепла уходит из помещения. Теплопроводность бетона и всякого материала зависит от его структуры, плотности, влажности. Поэтому толщина стеновых панелей из легких или ячеистых бетонов зависит от их марки (и следовательно, плотности). Так, например, если панель наружной стены изготовлена из легкого бетона марки 50, то ее толщина в условиях московского климата 30 см, если из бетона марки 100, то толщина при той же влажности уже 40 см. Панели наружных стен делают и из тяжелого бетона марок 200—300. Но в этом случае внутрь панели закладывают прослойку из теплоизоляционного материала: шлаковойлок, плиты из пеностекла и т. д. Такую панель в отличие от однослойной легкобетонной называют многослойной: два наружных слоя из тяжелого бетона толщиной по 4—5 см и средний слой теплоизоляция, по контуру и в середине наружные слои соединены между собой ребрами также из тяжелого бетона. Эти ребра являются проводниками тепла. Поэтому при формовании таких панелей нужно следить, чтобы толщина этих ребер (мостиков холода) не превышала заданного значения, чтобы в уложенном слое утеплителя не было разрывов и пустот, в которые попадает тяжелый бетон при укладке второго наружного слоя, вызывая тем самым дополнительную потерю тепла в доме.

Не менее важным свойством тяжелого бетона является его звукопроводность. Уменьшить этот недостаток бетонных конструкций внутренних стен и перекрытий можно не только путем улучшения проектировщиками конструкций зданий или же улучшением качества строительства (более плотная заделка стыков панелей и т. д.), но и строгим соблюдением проектных размеров конструкции.