Тяжелый бетон: плотность, марки, свойства, состав

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:

Простоту подачи и укладки.
Большой срок службы.
Повышенные прочностные свойства после засыхания.
Доступную цену.
Высокую плотность.
Соответствие требованиям пожаробезопасности.

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

Список минусов включает в себя такие пункты:

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

Сферы применения

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

Обустройство ж/б конструкций. Чтобы увеличить прочностные показатели и сократить время застывания, в состав вводят особые минеральные наполнители и подвергают тепловой обработке.
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.
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.
Заливка оснований под промышленные объекты. За счет улучшенных прочностных свойств материал может использоваться для возведения фундаментов под крупные постройки.
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:

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.
Железобетонный. Используется для строительства железобетонных блоков, перекрытий и других ж/б построек.
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.
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.
Дорожный. Применяется при покрытии автомагистралей и обладает устойчивостью к большим техническим нагрузкам.
Литой. Создается на основе быстротвердеющего цемента с пластификаторами и большим содержанием жидкости в составе.
Мелкозернистый. Создается на базе камней цемента без наличия крупных и тяжелых компонентов. Востребован при возведении построек со стенами небольшой толщины.
Кислотоупорный. Отличается устойчивостью к воздействию агрессивных веществ и кислот, поэтому задействуется для строительства помещений химического типа.
Жаростойкий. Не боится продолжительного пребывания в высокотемпературной среде. На основе жаростойких бетонов обустраиваются промышленные печи, работающие с температурой до 12000°C.
Полимерные разновидности. В процессе производства сырье пропитывается специальными смолами и полимерными добавками. Это обеспечивает повышенную степень прочности и надежности.
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.

Виды состава

Дорожный вид

Используется для отстроя, ремонта и реконструкции покрытий проезжей части. Различаются такие виды дорожного бетона:

Составы для покрытий, что имеют один слой. Применяются для создания верхнего слоя и при укладке многослойных полотен.
Материал для укладки нижнего слоя. Используется при двухслойных покрытиях.
Упрочненный. Применяется для покрытия усовершенствованных автомобильных дорог, спортивных трасс, самолетных полос.

Пластифицированный портландцемент сможет обеспечить готовому материалу нужные свойства.
Дорожный бетон характеризуется различными составами и техническими показателями, все зависит от целевого применения. Основой смеси является пластифицированный или гидрофобный портландцемент. Важным критерием является марка используемой смеси, она должна быть не ниже чем М400, в редких случаях — М300.

Высокопрочный

К такому типу относятся смеси под марками от М600 до М1000. Минимальные показатели прочности не меньше В70. Применяется для строительства в различных направлениях. Качества и характеристики зависят от таких показателей:

Вяжущее вещество. Особо активный портландцемент. Густота смеси составляет 22—27%, сопротивляемость — 400—600.
Песок. Применяются крупные или мелкие кварцевые полевошпатовые пески.
Крупный наполнитель. Используется щебень, сорт которого подбирается в зависимости от специфики эксплуатации.
Силикатные добавки. Добавляется кремнеземная пыль. Бетоны, с прочностью С54/66, С60/75 таких дополнительных веществ не требуют.

Огнеупорный

Нередко такой материал изготавливается с ячеистой структурой.
Жаростойкие составы самые востребованные в строительстве промышленных конструкций. Характеризуются сохранением эксплуатационных и технических параметров даже при тесном контакте с высокими температурами. Огнеупорный бетон разделяется на такие подвиды:

тяжелый;
легкий;
ячеистый.

По влиянию температур бетон различается по критериям:

выдержка до 1590 градусов;
сопротивление до 1790;
устойчивость более 1800 градусов.

По использованию различается конструкционный и теплоизоляционный огнеупорный бетон.

Железобетон

Материал, что содержит в своем составе бетонно-цементную смесь с металлическими элементами внутри. Отличается своим взаимодействием, бетон остается устойчивым к моменту сжатия, а стальная арматура к эффекту растяжения. Определяющие факторы:

прочное сцепление бетона и металлических деталей;
одинаковый коэффициент сопротивляемости на температурные изменения;
устойчивость материала перед коррозией.

Быстротвердеющий

В таком материале может и меть место пуццолановый цемент.
Состав отличается повышенной прочностью даже без этапа предварительной устойки. Качества и свойства смеси достигаются благодаря входящему в состав быстротвердеющему цементу и различных добавок, которые ускоряют процесс застывания. Чаще всего используются пуццолановые цементы, шлакопортландцементы или портландцементы с добавлением хлористого кальция. Для бетонной смеси процент вспомогательного вещества не должен превышать 4% от общего состава, а для железобетона — 2,5%.

Гидротехнический

Используется для возведения дамб, гидростанций, пирсов, волнорезов, очистных сооружений и мостов. Разделяется на три основных вида:

Строительство дамб невозможно без данного материала.

Подводный. Место нахождения — под толщей воды.
Периодический. Находится во всегда меняющейся среде, где уровень воды и взаимодействие с влагой не стабильно.
Внешний. Располагается над уровнем воды.

Полимербетон

Новый вид бетона, основой которого являются смолы, что заменяют силикаты и цемент при произведении, а именно:

фенолформальдегидная;
эпоксидная;
карбамидоформальдегидная;
фурановая.

Сосав материала может быть дополнен гравием.
Входящие в состав компоненты:

минеральная крошка;
щебень или гравий;
древесные опилки;
другие продукты переработки.

Характеристики

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

Современная классификация основывается на следующих характеристиках:

По классам.
По маркам бетонов.
По ГОСТу.
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:

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

Устойчивость к морозу — F500.
Водонепроницаемость — W6-W12.
Показатели усадки при схватывании — 0,15 мм на 1 м.
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.

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.

ЧИТАТЬ ТАКЖЕ: Приготовление бетона — ручным миксером, в бетономешалке и бетон с доставкой от завода. Пропорции на 1м³.
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.

Основные свойства

К основным свойствам бетонов относят:

Прочность.
Водостойкость.
Пористость.
Морозостойкость.
Теплопроводность.
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.

Тяжёлые бетоны.

Бетоны с высокими марками, начиная с М500 и выше, применяют для производства железобетонных конструкций, которые изначально будут напряжены, так как тяжёлые бетоны на крупном плотном заполнителе имеют малую ползучесть и усадку и поэтому потеря начального напряжения стальной арматуры меньше. Следовательно и запас прочности в такой конструкции намного больше, чем у любого ячеистого бетона или бетона на пористом заполнителе.

Кроме того, тяжёлые бетоны обладают высокой прочностью и поэтому хорошо защищают стальную арматуру от появления коррозии, а это очень важно, если железобетонная конструкция работает в агрессивной среде и под предварительном напряжении.

Для некоторых специальных видов тяжёлых бетонов, предъявляются особые требования по прочности на растяжение. Проектные марки по прочности на растяжение бетона могут быть: 10, 15, 20, 25, 30, 35 и 40. При этом высокие марки предъявляются таким бетонам как: дорожный, аэродромный, технический и другие.

Благодаря высокой плотности и прочности, тяжёлые бетоны отлично сопротивляются поверхностному износу, это свойство особенно важно для дорожного бетона и для бетона которым заливают полы промышленных зданий.

Кроме того, тяжёлый бетон обладает хорошими защитными свойствами против радиоактивных излучений, и поэтому их широко применяют в средствах биологической защиты против излучений в атомных реакторах.

У тяжёлого бетона есть один большой недостаток, это высокая теплопроводность.

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:

Подготавливаем емкость, где будет осуществляться замешивание смеси.
Помещаем в тару воду (в случае с другими типами бетона изначально помещается наполнитель).
Вносим в состав цемент, песок и наполнитель, продолжая перемешивать раствор.
Дальше вносим дополнительные компоненты и пластификаторы, если это нужно.
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.