Особенности использования бетонных смесей в ландшафтном дизайне, История возникновения бетона. Виды бетонных смесей - Особенности использования бетонных смесей в ландшафтном дизайне

История возникновения бетона. Виды бетонных смесей

Трудно точно сказать, где и когда появился бетон, так как начало его зарождения уходит далеко вглубь веков. Очевидно лишь то, что он не возник таким, каким мы его знаем сегодня, а, как большинство строительных материалов, прошел длинный путь развития.

Наиболее ранний бетон, обнаруженный археологами, можно отнести к 5600 г. до н. э. Он был найден на берегу Дуная в поселке Лапенски Вир (Югославия) в одной из хижин древнего поселения каменного века, где из него был сделан пол толщиной 25 см.

Бетон для этого пола приготавливался на гравии и красноватой местной извести, доставлявшейся вверх по течению реки более чем за 400 км от места добычи. История бетона неразрывно связана с историей цемента.

Древнейшими вяжущими веществами, используемыми человеком, являлись глина и жирная земля, которые после смешивания с водой и высыхания приобретали некоторую прочность.[1]

Использование глины в строительстве восходит приблизительно к 10 тысячелетию до н. э. На основе глины и жирной земли приготавливались смеси типа растворов и бетонов, которые в те Далекие времена широко применялись при строительстве самых различных построек и сооружений; начиная от простейших глинобитных (землебитных) домов до громадных храмов -- зиккуратов. Римский писатель и ученый Плиний Старший (23--79 гг. н. э.) в "Естественной истории" с восхищением пишет о виденных им в Африке и Испании "формованных" стенах таких построек. "...Веками стоят они, не разрушаемые ни дождем, ни огнем, более прочные, чем сделанные из бутового камня... В Испании,-- пишет он,-- до сего дня стоят сторожевые вышки и башни Ганнибала из глины, построенные на вершинах гор". Плиний недаром называл такие стены "формованными", так как они, действительно, изготавливались путем трамбования (формования) влажного грунта или глины с камнем, уложенных между деревянными щитами опалубки, и в этом смысле являлись прообразом современных монолитных бетонных стен.

По мере развития и усложнения строительства возрастали требования, предъявляемые к вяжущим веществам. Считается, что более чем за 3 тыс. лет до н. э. в Египте, Индии и Китае начали изготавливать искусственные вяжущие, такие, как гипс, а позднее -- известь, которые получали посредством умеренной термической обработки исходного сырья.

Вместе с производством вяжущих расширялось применение растворов и бетонов. Вероятно, первыми шагами в освоении бетона было помимо полов сооружение траншей для фундаментов зданий, которые заполнялись галькой или обломками битого камня, затем заливались раствором глины, битума или извести с песком и превращались со временем в плотную и относительно прочную массу.

Отдельные примеры связывания мелких камней растворами или использование раствора с крупным заполнителем были известны в глубокой древности у египтян, вавилонян, финикийцев и карфагенян. Наиболее раннее применение бетона в Египте, обнаруженное в гробнице Тебесе (Теве), датируется 1950 г. до н. э. По сведениям Плиния Старшего, бетон был применен при строительстве галерей египетского лабиринта и монолитного свода пирамиды Нима задолго до нашей эры. Одним из первых начали применять бетон народы, населяющие Индию и Китай. Великая китайская страна, строительство которой было начато в 214 г. до н. э., сооружена в основном из бетона. Приготовление бетона и формование из него стен состояло в следующем. Вначале одна часть известкового теста тщательно перемешивалась с двумя частями песка и гравия или песка, строительного мусора и земли. Полученная сухая (очень жесткая) бетонная смесь с небольшим содержанием воды укладывалась слоями толщиной около 12 см между деревянными щитами опалубки и усиленно уплотнялась деревянными трамбовками. После такого уплотнения поверхность каждого слоя слегка увлажнялась водой и на него укладывался следующий бетонный слой.[4]

Процесс повторялся до полного возведения стены. Такой метод строительства довольно широко применялся в Китае еще в 20- х годах нашего века при строительстве домов, школ, бань и пагод. Народы, жившие на островах Эгейского моря и в Малой Азии, начиная с VII--VI вв. до н. э. применяли растворы на жирной извести с гидравлическими добавками при строительстве отдельных зданий и гидротехнических сооружений.

В Индии уже в наше время в храмах и дворцах знати были обнаружены хорошо сохранившиеся бетонные "набивные" полы (IV--V вв. До н. э.). Искусство производства бетона постепенно распространялось в Восточном Средиземноморье и примерно к 500 г. до н. э. достигло Древней Греции, где для покрытия стен, в том числе из необожженного кирпича, использовался мелкозернистый известковый бетон. Таким образом, были отделаны дворцы царей Креза (560--546 гг. до н. э.) и Атталы. Впоследствии бетон стал применяться в виде бутовой кладки. Пространство между двумя рядами каменной стены заполнялось крупными камнями, а затем заливалось известковым раствором.

Витрувий в своем трактате довольно подробно описал несколько видов такой кладки. Можно предположить, что римские бетонные стены и другие подобные конструкции развились как раз из греческой бутовой кладки путем постепенного расширения бутобетонного ядра за счет уменьшения толщины каменных стен, которые из главного элемента кладки постепенно превратились в тонкую оболочку, играющую уже подсобную, второстепенную роль. Заметное применение бетона на территории древнеримского государства началось примерно с конца IV в. до н. э. и продолжалось около 700 лет. За это время в его развитии, как в живом организме, можно проследить четыре важных этапа: рождение, быстрый рост, зрелость и гибель этого материала. Так, зарождение бетона, т. е. медленное и постепенное внедрение его в римскую строительную практику, длилось более двух столетий (до I в. до н. э.). Второй этап, продолжавшийся до II в. н. э., сопровождался ускоренным ростом и широким распространением объемов бетонного строительства по всей Римской империи и прилегающим к ней странам. На третьем этапе (в период так называемой зрелости) бетон развивался не так стремительно, но с заметным улучшением свойств, технологии изготовления и принятия новых конструктивных решений. Это был этап качественного роста и развития больших потенциальных возможностей, который продолжался с начала II в. и примерно до середины III в. н. э.

Наконец, заключительный, четвертый этап, продолжался менее ста лет и закончился в начале IV века н. э.

Указанное деление эволюционного развития римского бетона на отдельные этапы довольно условно, но позволяет схематично показать весь путь, который прошел этот материал за семь веков своего существования.

Бетон - классификация

Бетоны классифицируют по трем основным показателям: виду вяжущего вещества, средней плотности и назначению. Благодаря применению различных рецептов состава смеси, введению тех или иных добавок для бетона, использованию специальных видов вяжущего и т. п. производители могут добиться от готовой смеси требуемых характеристик и параметров. Еще на стадии расчета карты подбора состава бетонной смеси, технологи на производстве могут спрогнозировать - как поведет себя готовый раствор в той или иной ситуации. С довольно высокой точностью расчитываются морозостойкость, водонепроницаемость, плотность, марка и другие важнейшие параметры будущего состава. Для того чтобы прогнозы оправдались, технологи должны учесть все возможные нюансы, отвечающие за качество будущего бетона.

Вид вяжущего вещества

Этот фактор - самый главный, в немалой степени определяющий свойства бетонной смеси.

По виду вяжущего смеси различают на силикатные, гипсовые, цементные, полимерцементные, шлакощелочные и специальные.

Помимо этого существуют комбинированные виды смесей, затворенные на комбинации каких - то двух - трех вяжущих. Подобные миксы достаточно часто встречаются в виде штукатурных сухих смесей, которые в одном составе зачастую объединяют в себе цемент, гипс, известь и т. д.

Силикатные бетоны изготавливают на основе извести, применяя автоклавный метод твердения. Это довольно редкий тип смеси, малоиспользуемый на современном производстве.

Гипсовые бетоны (на основе, соответственно, гипса) применяются для возведения подвесных потолков, внутренних перегородок и элементов отделки. Одной из разновидностей этого вида смесей являются гипсоцементные - пуццолановые, характеризующиеся высокой степенью водостойкости. Их применяют в создании конструкций малоэтажных зданий и объемных блоков санузлов.

Цементные бетоны и растворы создают на основе цементных составов. Это самый широко распространенный тип бетона, наиболее широко применяющийся в строительстве. Основное место в этой группе занимает портландцемент с разновидностями. Следом идут бетонные смеси на пуццолановом цементе и шлакопортландцементе. Также к цементным бетонам относятся декоративные (создаваемые на белых и цветных цементах), смеси на напрягающем цементе, а так же на безусадочном и глиноземистом.

Полимерцементные бетоны изготавливают на смешанной связующей основе, которая состоит из цемента, латексов и водорастворимых смол.

Шлакощелочные бетоны получают из затворенных щелочными растворами молотых шлаков. Такие составы начали применяться в строительстве недавно.

Специальные бетоны получают благодаря применению особых вяжущих средств. Например, для жаростойких и кислотноупорных бетонов применяется жидкое стекло, в качестве вяжущих используют нефелиновые, шлаковые и стеклощелочные элементы, получаемые из отходов некоторых видов промышленности.

Классификация бетонов по плотности - основные виды [18]

На значение плотности прежде всего влияют характеристики крупного заполнителя (диабаз, гранит, гравий, доломит, известняк, керамзит и т. д). Плотность - это один из главнейших факторов, отвечающих за устойчивость бетонного элемента к сжатию, его морозостойкость, водонепроницаемость и т. д. По плотностным параметрам отличают следующие виды бетона:

Ѕ Тяжелые (от 1800 до 2500 кг/м3). Такие смеси получают на заполнителях из горных пород, таких как известняк, диабаз, гранит;

Ѕ Особо тяжелые (свыше 2500 кг/м3). Их создают на стальных опилках либо стружках, барите или железной руде;

Ѕ Легкие или облегченные (от 500 до 1800 кг/м3). Такие составы готовят на керамзите, пемзе, туфе и иных пористых заполнителях. К этому классу принадлежат ячеистые бетоны (в частности пенобетон, газобетон и т. п. пористые материалы), готовящиеся путем вспучивания вяжущего компонента, воды и тонкомолотой добавки, а также бетон крупнопористый на легких заполнителях.

Классификация по назначению

В зависимости от условий эксплуатации будущих железобетонных конструкций производители строительных материалов выпускают бетонные смеси тех или иных видов. Основной упор здесь делается на поведение будущего ЖБИ или монолитной конструкции в специфических условиях. Где - то требуется высокая сульфатостойкость, где - то огнестойкость, а где - то устойчивость к вибрации, ударным нагрузкам и т. д. В зависимости от условий работы будущей железобетонной конструкции выбираются следующие виды смесей:

Ѕ обычный (для создания фундаментов, колонн, балок и плит перекрытий, других железобетонных конструкций);

Ѕ гидротехнический (для облицовки каналов, шлюзов, плотин, канализационных и водопроводных сооружений);

Ѕ для аэродромных и дорожных покрытий, тротуаров;

Ѕ бетон специального назначения (для защиты от радиации, а также жароупорный и кислотостойкий).

Отдельно важный параметр имеет прочность бетона. Этот параметр во многом зависит от количества вяжущего, вводимого в состав при затворении смеси. Чем больше цемента входит в состав смеси, тем выше марка и класс будущего бетона. Это один из важнейших параметров, учитываемый в любых типах и видах смесей, независимо от их классификации.

Марка или класс - это главный показатель качества бетонной смеси, на который обычно акцентируется внимание при покупке бетона.

Другие же показатели, такие как: морозостойкость, подвижность, воднонепроницаемость - в данной ситуации отходят на второй план. Первоначально, все же, - выбор по марке или классу.

Вообще, прочность бетона - довольно изменчивый параметр, и в течение всего процесса твердения - она нарастает. Например: через трое суток - будет одна прочность, через неделю - другая (до 70% от проектной, при соответствующих погодных условиях). Через стандартный срок - 28 дней нормального твердения - набирается проектная (расчетная) прочность. Ну а через полгода она становится еще выше. В принципе, твердение бетона и набор его прочности идет долгие годы.

Марки бетона в цифрах м 100, м 150, м 200, м 250, м 300, м 350, м 400, м 450, м 500 Полный диапазон марок от м 50 до м 1000. Основной диапазон применения 100- 500. Марка бетона напрямую зависит от количества цемента в составе бетонной смеси.

Класс бетона B 7.5, B 10, B 12.5, B 15, B 20, B 22.5, B 25, B 30, B 35, B 40 Полный диапазон классов от В 3.5 до B 80. Основной диапазон B7.5- B40.

Прочность, марка, класс бетона. Методы определения. Контрольные пробы (Таблица 1)

Выбор и покупка конкретного вида и марки (класса) бетонной смеси определяется проектом. Если проекта нет, то можно доверится рекомендациям строителей.

Цифры марки бетона (м - 100, м - 200 и т. д) обозначают (усредненно) предел прочности на сжатие в кгс/кв. см. Проверку соответствия необходимым параметрам осуществляют сжатием (специальным прессом) кубиков или цилиндров, отлитых из пробы смеси, и выдержанных в течение 28 суток нормального твердения.

В современном строительстве чаще используется такой параметр как - класс бетона. В общем и целом, этот параметр сродни марке, но с небольшими нюансами: в марках используется среднее значение прочности, в классах - прочность с гарантированной обеспеченностью. В соответствии со СТ СЭВ 1406, все современные проектные требования к бетону указываются именно в классах.

При разгрузке бетона, необходимо взять пробу и отлить пару - тройку кубиков размером 15х15х15 см. Для этого можно сколотить из дощечек специальные формы нужного размера.

Перед заливкой бетона в формы, ящички желательно увлажнить, дабы сухое дерево не забрало много влаги из бетона, тем самым отрицательно воздействуя на процесс гидратации цемента. Залитую смесь необходимо проштыковать куском арматуры или чем - то подобным: потыкать в смесь, как толкут картошку пюре, чтобы в залитой пробе не образовались незаполненные места (раковины), вышел лишний воздух, и смесь уплотнилась. Так же можно уплотнить смесь ударами молотка по бокам ящичков. Отлитые кубики хранятся при средней температуре (около 20 градусов) и высокой влажности (около 90%).

В течение первых 7 дней бетон набирает около 70% расчетной прочности.

Какие нюансы могут возникнуть при заборе и хранению проб - кубиков:

Соотношение между классом и марками бетона по прочности при нормативном коэффициенте вариации v = 13,5%

Таблица 1. Прочность, марка, класс бетона

Класс бетона	Средняя прочность данного класса, кгс/кв. см	Ближайшая марка бетона
В3,5В5В7,5В10В12,5В15В20В25В30В35В40В45В50В55В60	466598131164196262327393458524589655720786	М50М75М100М150М150М200М250М350М400М450М550М600М600М700М800

Твердение бетона.

Прочность бетона нарастает в результате взаимодействия цемента с водой. По - научному этот процесс называется гидратация цемента. Гидратация останавливается, если в молодом и набирающем прочность бетоне высыхает или вымерзает вода (влажность). Высыхание и замерзание молодого бетона существенно ухудшает его свойства и прочностные характеристики. А молодым он считается, как минимум, пару недель.

С потерей влаги, необходимой для нормального процесса гидратации, надо бороться. Ведь теряется не только влага, а теряется еще и прочность. Вернее, - она не набирается.

Молодой бетон, как ребенок, нуждается в уходе и питании. Только вместо каши - бетону нужна вода. И тогда он отблагодарит долгими годами безупречной службы.

Свежеуложенный бетон, в жаркую погоду неплохо бы накрыть мокрой мешковиной, или хотя бы пленкой ПВХ.

1- 5 дневные бетонные конструкции - не помешает поливать водой. Хуже не будет.

При минусовых температурах возможно замораживание бетона. Замерзает естественно не бетон, а вода в нем. Да так же останавливается процесс гидратации цемента.

Что самое любопытное, он может продолжится весной, когда оттает. Если конечно всю конструкцию не размоет к тому времени. Естественно, прочность и морозостойкость такого бетона может быть существенно ниже, чем должно быть при нормальном твердении. Даже существуют специальные методики, так называемого, раннего замораживания бетона. Бетон с небольшим количеством противоморозных добавок укладывают при низких температурах (- 15- 30). Он замерзает и в таком виде живет до начала прихода более теплой погоды. Ближе к весне бетон просыпается и начинается процесс гидратации цемента.

Противоморозные добавки для бетона здесь нужны в качестве эдакого стабилизатора процесса. То есть: бетон заливали при - 25, добавки введены с расчетом на температуру - 10 градусов. Он замерз. Благодаря наличию добавок, при повышении температуры до - 5 +5, бетон не реагирует на цикличные изменения температуры, присущие весеннему периоду, когда температура плавает из минуса в плюс. Он не замерзает - оттаивает, а стойко переносит эти колебания. Единственное ограничение - такие монолитные конструкции нельзя эксплуатировать в этот период.

Существует такое понятие как критическая прочность бетона. Своеобразная грань, по достижении которой, за дальнейшую жизнь бетона можно не волноваться. Этот порог для разных марок бетона - разный. Высокие марки бетона имеют более низкий % порог критической прочности (25- 30% от проектной прочности), низкие марки - более высокий %. Во всяком случае, при нормальных условиях критическая прочность бетона достигается примерно за сутки. Именно поэтому, так важны первые сутки жизни бетона.

C замораживанием бетона тоже можно и нужно бороться. Нижеперечисленные меры обычно помогают в этой борьбе.[30]

Использование противоморозных добавок в бетон

Так назваемые ПМД. Противоморозные добавки всего не дают воде замерзнуть и отчасти ускоряют процесс твердения. Раньше, для этих целей применялись всякие страшные соли, которые любили, со временем, покушать арматуру. Сейчас используют более щадящие составы и препараты.

Электропрогрев бетона

Существуют специальные трансформаторы, электроды, и электроподогреваемые опалубки. Это - идеальный вариант для зимней заливки бетона. Но, к сожалению, он практически недоступен для частного застройщика. Аренда, доставка, монтаж. А самое главное - такие системы кушают по несколько десятков кВт электроэнергии в час, что сразу ставит электропрогрев бетона в разряд нереальных. Какая загородная подстанция позволит подключить 80 кВт транформатор.

Если среднесуточная температура на улице не очень низкая: 1- 2 градуса, можно просто укрыть конструкцию пленкой. Не факт, что поможет. Это скорее - авральная мера. Когда привезли и уложили бетон, а вечером вдруг резко похолодало. Процесс гидратации цемента сопровождается выделением тепла. И сберечь это тепло можно и нужно. Можно поставить газовую или дизельную пушку, чтобы задувало теплым воздухом под укрытие. Первые дни жизни бетона - особенно критичны и ответственны.

На заводах ЖБИ и ЖБК нет такой проблемы. Железобетонные изделия: сваи, бетонные фундаментные блоки ФБС, плиты перекрытия, дорожные плиты - пропариваются в специальных камерах, что позволяет добиться отличных результатов по скорости набора прочности. Там тебе и тепло и влага.

История возникновения бетона. Виды бетонных смесей

Похожие статьи