Бетон из чего делается: Как производят бетон на бетонных заводах.

Из чего делают бетон?

Категория: Бетон

Проектируя новую машину, конструктор решает, какую форму нужно придать тем или иным ее деталям. Он устанавливает заранее, какой должна быть прочность этих деталей. Но ведь прочность будет зависеть от материала! Значит, нужно подобрать соответствующий материал.

Точно так же обстоит дело в строительстве. Строителю необходимо предварительно знать, какими свойствами должен обладать изготовленный им бетон, какова будет его прочность, как на него будет действовать жара и мороз.

Но состав бетона не может быть универсальным. Его нельзя назначить по одному рецепту, который пригоден для всех случаев. Состав бетона, как и состав сплава в металлургии, должен быть запроектирован заранее. Он зависит от того, в каком сооружении будет применяться бетон.

Чтобы получать бетон заданного состава, нужно разработать его “рецептуру”. Советские ученые Н.М. Беляев, С.А. Миронов,. Н.А. Попов, Б.Г. Скрамтаев, Ю.М. Баженов и В.Г.

Начнем с крупного заполнителя — гравия или щебня.

Гравий — это в различной степени обкатанные обломки самых прочных горных пород (гранита, диорита, базальта, темно-серого известняка) круглой или яйцевидной формы с гладкой поверхностью. Размер этих зерен от 5 до 70 мм. По своему происхождению различают гравий горный (отважный), речной и морской. В горном гравии обычно содержатся вредные примеси глины, пыли, песка, органических веществ, сернистых и сернокислых соединений.

Щебень — это материал, который получают при дроблении горных пород или искусственных камней на куски размером также от 5 до 70 мм. Зерна щебня имеют неправильную форму, поверхность их шероховатая. Поэтому щебень прочнее сцепляется с цементным камнем, чем гравий. Прочность крупного заполнителя особенно важна, так как именно он образует скелет бетона. Поэтому крупный заполнитель должен быть, как правило, в два-три раза прочнее самого бетона.

Чтобы обеспечить высокое качество бетона, крупный заполнитель должен быть чистым и не содержать вредных примесей. В нем должно быть не более 15% (по массе) зерен, имеющих форму игл и пластинок. Крупный заполнитель не должен вступать в химические реакции с веществами, содержащимися в цементе. Чтобы уменьшить влияние вредных примесей, заполнители перед использованием промывают.

К крупным заполнителям относятся и пористые заполнители — пемза, туф, вулканические шлаки. Эти заполнители благодаря своей структуре поглощают много воды.

К мелким заполнителям относятся различные пески. Песком называются рыхлые горные породы, которые состоят из зерен различных материалов (чаще всего кварца) размером от 0,1 до 5 мм. Пески бывают природными и искусственными. Оба эти типа пригодны для изготовления обычного тяжелого бетона.

Пески различаются по минералогическому составу и в зависимости от условий образования и места залегания. По минералогическому составу пески бывают кварцевые, полевошпатные, известняковые и доломитовые.

По условиям образования пески подразделяются на горные, овражные речные, морские, гравийные, валунные, дюнные и барханные. Они отличаются друг от друга только по структуре и форме. Зерна морского и речного песков округлой формы с гладкой поверхностью, зерна же горного песка, который чаще всего образуется при разрушении гранита и диорита, имеют угловатую форму и шероховатую поверхность.

Под действием воды “цементная бацилла” превращается в дальнейшем в жидкую белую слизь, вытекающую из бетона. Такой “больной” бетон непригоден для эксплуатации.

Морской песок иногда содержит ракушки, состоящие в основном из известняка. Они ослабляют сцепление песка с другими составляющими бетона. Кроме того, в морском песке содержатся соли, выделяющиеся на поверхности бетона.

Наиболее чистый песок – речной. Но он не всегда удовлетворяет строителей, так как часто бывает очень мелким. А это при изготовлении бетона требует большого количества цемента.

Так же как и крупный заполнитель, песок перед употреблением должен быть обязательно промыт водой в машинах-пескомойках.

Чтобы получить высокую прочность бетона, надо правильно подобрать зерновой состав заполнителей. А это значит, что надо так составить из них смесь, чтобы между зернами , было как можно меньше пустот, которые приходится заполнять цементным тестом. Песок одной крупности имеет в своем объеме около 45% пустот. Песок же, составленный из зерен разной крупности, гораздо плотнее.

Можно ли добиться наименьшей пустотности? Да, можно. Для этого вначале рассеивают крупный и мелкий заполнитель по размерам, или как говорят строители, на несколько фракций. Затем из них, по определенному правилу, составляют так называемую оптимальную зерновую смесь (в этой смеси все частицы так тесно примыкают друг к другу, что для цементного теста остаются только незначительные промежутки). Бетон, приготовленный на такой оптимальной смеси заполнителей, уже имеет высокую плотность и прочность.

Если же бетон изготовлять на случайном составе заполнителей, взятых из природных карьеров или полученных путем дробления камня, то большую плотность получить нельзя. В этом случае получается огромный перерасход цемента. Кроме того, на такой случайной смеси невозможно получить бетон высокой прочности.

Вода, необходимая для создания высокопрочного бетона, должна быть чистой и не кислой. Но даже условно чистая вода содержит различные примеси, вредно влияющие на процесс твердения бетона: органические кислоты, сульфаты, жиры и т.п.

Обычно на заводах железобетонных изделий и на строительных площадках для изготовления бетона используют питьевую воду. В ряде случаев приходится пользоваться грунтовой, болотной, торфяной или речной водой, но эти воды бывают насыщены органическими примесями. Иногда приходится применять сточные и промышленные воды, которые могут содержать значительные примеси серной кислоты или ее солей, гумусовой кислоты или гипса. Эти примеси вызывают разрушение бетона. Поэтому перед тем как использовать такие воды, их исследуют в химической лаборатории.

Поверхность бетона, приготовленного на морской воде или подверженного ее действию, покрывается пятнами в виде солевых налетов — “выцветов”, которые значительно портят вид бетона. Кроме того, прочность такого бетона невысока. Поэтому при возведении из бетона стен жилых зданий морскую воду применять запрещается.

Цемент — это главная составная часть бетона. Бетон будет тем прочнее, чем выше клеящая способность цемента и чем сильнее он сцепляется с поверхностью заполнителей.

Цемент изготовляют из цементного клинкера, а его получают обжигом до спекания природного сырья или искусственной сырьевой смеси.

Такие смеси должны содержать примерно 3 части известняка и 1 часть глины. Иногда эти смеси встречаются в природном виде — это горная порода, называемая известняковым мергелем. Но так как месторождения этих мергелей встречаются редко, то на большинстве цементных заводов пользуются искусственными смесями известняка и глины.

Что же такое цемент? Это серый, очень мелкий порошок, напоминающий пудру. Чем тоньше он измельчен, тем выше его качество, тем большей склеивающей способностью он обладает. При сверхтонком помоле химические реакции ускоряются во много раз. Объясняется это тем, что цементный порошок всегда соединяется с водой по всей поверхности. Поверхность же зерен будет тем большей, чем выше тонкость помола. Так, например, удельная площадь поверхности зерен 1 грамма цемента составляет 2000-3000 см2, а в высокопрочных цементах около 6000 см2.

Для приготовления бетонных и железобетонных изделий и конструкций применяют различные цементы. Выбор вида цемента зависит от типа сооружения, для которого изготовляется бетон. В Советском Союзе выпускается свыше 30 видов цементов. Основные из них: портланд-цементы, шлакопортландцементы, пуццолановые портландцементы, глиноземистые цементы и др. Производству и изучению цемента в нашей стране уделяется большое внимание.

Бетон — Из чего делают бетон?

Марки бетона для свай, таблица: по морозостойкости и водонепроницаемости

Бетон – материал, без которого невозможно представить современное строительство. Производится посредством смешивания вяжущего вещества (цемента) с различными видами наполнителя (ПГС, песок, щебень) и водой. При необходимости придания специальных свойств к бетону добавляют различные присадки. В готовом виде отличается высокими прочностными характеристиками, устойчив к действую воды, холода, повышенных температур. Понять характеристики конкретного образца бетона можно, зная о его марке.

Марка – отражение прочностных характеристик материала на сжатие. В соответствии с нормативами прочность определяют по истечении 28 дней с момента заливки образца. Считается, что оптимальной прочности бетон достигает, когда температура окружающей среды находится в пределах от +18°С до +22°С. Прочность определяют, измеряя сопротивление исследуемого образца осевому сжатию. Выражается прочность бетона в кг/ см². С учетом этой характеристики все виды бетона можно поделить на три группы:

• Особо легкие, ячеистые (М50/150). Плотность материала – до 500 кг/м³.
• Легкие (М150/М450). При производстве используют легкие наполнители, плотность материала может доходить до 1800 кг/м³.
• Тяжелые (М450/М800). При изготовлении используют тяжелые, плотные наполнители. Плотность – до 2500 кг/м³, у специальных марок она может быть и выше. 

Марка выражается в виде цифробуквенного кода. Состоит он из литеры «М» и численного обозначения, указывающего на прочностные характеристики материала. Именно этот показатель зачастую является решающим при выборе конкретного типа бетона, используемого в строительстве.
На класс материала указывает литера «В», подразумевающая способность материала противиться осевому растяжению. Сегодня выпускается бетон с классами от 3,5 до 60. Цифры эти указывают на сопротивляемость материала усилию на сжатие и обозначают давление в Мпа, которое способен пережить эталонный образец бетона.
Учитывая, что при производстве бетона не всегда удается со 100% точностью соблюсти технологические условия, на практике прочность материала может существенно отличаться от показателей, заявленных производителем. Чтобы учесть и этот нюанс, была введена дополнительная категория групп бетона. Первая подразумевает точность заявленных характеристик, близкая к 100%, во втором случае соответствие может достигать 95%.

Характеристики, свойства различных видов бетона

Характеристика любого типа бетона определяется, исходя из совокупности сразу нескольких показателей:

• Плотность, обозначаемая литерой D. Ее показатели, варьируются от 800 до 2400 Ед.
• Водонепроницаемость, обозначаемая буквой W. Может колебаться от 2 до 30 Ед.
• Морозостойкость, для обозначения которой используют литеру F. Может колебаться в пределах от 50 до 700 Ед.
• Наконец, упомянутая выше устойчивость к осевому растяжению, В. Она колеблется от 0,8 до 3,2 Ед.

Нормой, на которую должны ориентироваться производители бетона, является ГОСТ 7473 от 2010 года. В частности, производитель должен указывать марку, прочностной класс, подвижность, водонепроницаемость и морозостойкость.
Известно, что с уменьшением объема воды и повышением количества цемента в бетонной смеси прочностные характеристики готового материала возрастают. Большое значение имеют характеристики использованного наполнителя (его зернистость), тщательность перемешивания раствора, степень уплотнения залитого бетона. Доказано, что хорошо уплотненный при заливке бетон в течение последующих нескольких лет добирал до 200% прочности. Но реальные показатели прочности можно узнать, лишь ориентируясь на результаты испытаний отобранных образцов.
Плотность бетона – одна из наиболее важных качественных характеристик. К примеру, все марки тяжелого бетона (т.е. изначально плотные) по умолчанию относятся к особо прочным материалам. При застывании материала из него испаряется лишняя влага, за счет чего нарастает пористость бетона и падает его прочность. Соответственно, плотность и прочность можно довести до максимума, правильно подобрав наполнитель. Кроме того, в современном производстве массово используются пластификаторы, снижающие объемы водопоглощения бетона. Прочность, разумеется, удается увеличить за счет качественного уплотнения. Делается это путем использования виброуплотнителей, за счет которых удается избежать образования полостей внутри заливки.
Если бетонная конструкция имеет толщину от 200 мм и более, она является водонепроницаемой. Но все же в реальности на это влияет множество факторов: вид и качество цемента, наличие и вид уплотнителя, наличие/отсутствие присадок и т. д.
Описанная выше водонепроницаемость бетона, обозначаемая как W, показывает на силу давления, отображаемого в килограммсилах на см². Т.е. указанные выше показатели от 2 до 30 Ед. на самом деле – давление от 0,2 до 3 МПа. Особенно важна водонепроницаемость для всех гидротехнических сооружений. Чтобы повысить этот показатель, может использоваться комплекс технических приемов:

• Вибрационное уплотнение.
• Добавление нитрата кальция, сульфата алюминия или железа.
• Использование иных уплотняющих присадок.

Еще один важный показатель – морозостойкость, показывающая на количество циклов заморозки/оттаивания без потери прочностных характеристик. Чаще всего эту характеристику улучшают, увеличивая количество цемента в растворе. Но только этот прием не слишком эффективен. Так, морозоустойчивость на уровне F700 возможна только за счет использования специальных добавок. В их роли выступает бетон автоклавного давления, цементный молотый камень. За счет этих добавок в готовом бетоне появляются так называемые «резервные поры», улучшающие отвод излишков воды при ее замерзании на 9%.
На удобство укладывания раствора влияет параметр подвижности бетона. Этот показатель позволяет делить все типы материала на подвижный, жесткий и сверхжесткий бетон. Эту характеристику обозначают буквой «П», и она может варьировать от 1 до 5 Ед.

По своему назначению все виды бетона могут быть поделены на:

• Стандартные (обычные). Их применяют в типовом строительстве жилых помещений и промышленно-технических объектов.
• Специальные. В их состав включают специальные добавки (гидрофобные, пирофобные, морозоустойчивые и т.д.), которые и определяют сферу использования готового материала.

Как уже говорилось выше, прочность бетона напрямую зависит от содержания цемента, типа и характеристик наполнителя. В частности, при производстве в состав материала могут входить силикаты, гипс, асфальтобетон и т.д. Учитывая типы использованных веществ и наполнителей, все бетоны можно поделить на:

• Товарные. Производятся по стандартным технологическим рецептурам, востребованным в типовом строительстве.
• Полные. В них мало наполнителей крупной фракции, доля же вяжущего вещества (цемента) напротив, выше.
• Тощие. В этих бетонах мало вяжущего вещества, но много наполнителя крупной фракции.

Но во многом характеристика готового бетона зависит все же от характеристик использованного при производстве цемента.

Область практического использования бетона

Сфера практического применения бетона почти на 100% зависит от его марки. Так, бетоны М100 – М150 классовостью не выше 7,5 – 12,5 могут быть использованы только в ходе подготовительных работ на этапе закладки основания заливки. Их также используют для подушки, заливаемой на песчаную основу. Впрочем, эти марки могут использоваться для заливки фундаментов легких производственных помещений, ненагруженных лестниц и дорожек.
Наиболее универсальной считается марка М200 (В20). Этот бетон широко используют для заливки ленточных фундаментов, ростверков, УШП и прочих видов плитных фундаментов.
Бетон марки М250 и М300 (В20 – В22,5). Прочные и широко востребованные типы бетона, массово применяемые для возведения слабо- и средненагруженных конструкций, фундаментов, а также нагруженных лестниц и дорожек.
Бетон марки М350 и М400 (В25 – В30) характеризуются высокими прочностными характеристиками и высокой скоростью застывания. Их применяют для возведения высоконагруженных конструкций. В частности, из бетонов этой марки делают основания и стены бассейнов, мосты (в том числе их опоры и сваи), их применяют при многоэтажном строительстве, при возведении режимных объектов и т. д.
Бетон марки М450 (В35) отличается высокой степенью водонепроницаемости, морозоустойчивости. Из-за этого бетон этой марки – основной материал при возведении мостов и туннелей, плотин и ответственных путепроводов, а также иных сооружений, эксплуатируемых в сейсмически неблагополучных районах.
Бетон марки М 500 – материал, характеризуемый высочайшей прочностью, а потому используемый для возведения сооружений в самых сложных условиях эксплуатации. Так, из него делают основания многоэтажных домов, объекты, располагаемые под водой или под землей, используют при возведении промышленных комплексов.

Бетонные ингредиенты — Archtoolbox

Бетон использовался в качестве строительного материала на протяжении тысячелетий. Основные ингредиенты остались прежними, но новые технологии добавок позволяют дизайнерам и инженерам точно регулировать окончательные свойства полностью затвердевшего бетона.

Четыре основных ингредиента

Бетон состоит из четырех основных ингредиентов: воды, портландцемента, заполнителей и воздуха. Соотношение ингредиентов меняет свойства конечного продукта, что позволяет инженеру проектировать бетон, отвечающий его конкретным потребностям. Добавки добавляются для приведения бетонной смеси в соответствие с конкретными критериями производительности.

Вода

Вода в бетонной смеси должна быть чистой и не содержать примесей. Количество воды по отношению к количеству цемента влияет на легкость текучести бетона, но также влияет на конечную прочность бетона. Большее количество воды облегчает текучесть бетона, но также снижает прочность бетона при отверждении.

Портландцемент

Цемент затвердевает при смешивании с водой, которая связывает все ингредиенты вместе. Портландцемент является наиболее распространенным цементом и состоит из глинозема, кремнезема, извести, железа и гипса. Небольшие количества других ингредиентов также включены.

Заполнители

Большая часть бетонной смеси состоит как из крупных, так и из мелких заполнителей, которые помогают увеличить прочность бетона по сравнению с тем, что цемент может обеспечить сам по себе. В качестве заполнителей используют песок, гравий и щебень. В качестве заполнителей для бетона начинают использовать переработанные материалы, в том числе доменный шлак, стекло (в основном для декоративных целей) и измельченный бетон.

Воздух

Четвертым основным компонентом бетона является вовлеченный воздух. Хотя обычно это не считается ингредиентом, факт заключается в том, что бетонная смесь включает от 1% до 9%% вовлеченного воздуха. Большее количество воздуха должно быть включено, когда бетон будет подвергаться воздействию очень холодных или морозных условий.

Добавки

Добавки служат множеству целей. Это может быть так же просто, как добавление пигмента для окрашивания бетона. Другие добавки используются для более быстрого отверждения в холодную погоду, создания чрезвычайно высокопрочного бетона или для повышения текучести бетона без ущерба для прочности. К сожалению, добавки могут привести к нежелательным результатам, таким как плохая адгезия финишного покрытия пола. По этой причине многие инженеры-строители и архитекторы не решаются использовать добавки. У нас есть статья, в которой рассматривается ряд различных добавок.

Гидратация: химическая реакция

Хотя содержание влаги уменьшается по мере схватывания бетона, важно знать, что бетон не «высыхает». Скорее, бетон схватывается в результате химической реакции, называемой гидратацией. Вот почему бетон можно помещать под воду.

Бетон начинает схватываться, как только в смесь добавляется вода. Таким образом, смесь необходимо постоянно перемещать, чтобы предотвратить слипание частиц друг с другом (таким образом, вращая бетоновозы).0 минут с момента первоначального смешивания, но добавки могут продлить это время.

Статья обновлена: 12 мая 2021 г.

Помогите сделать Archtoolbox лучше для всех. Если вы обнаружили ошибку или устаревшую информацию в этой статье (даже если это всего лишь незначительная опечатка), сообщите нам об этом.

Полезные инструменты для архитекторов и проектировщиков зданий

Из чего сделан бетон?

Из чего делают бетон

‍

Бетон представляет собой смесь цемента, заполнителей и воды. Многие люди думают, что бетон и цемент — это одно и то же, но на самом деле цемент — это один из ингредиентов, из которых делают бетон. Бетон состоит из трех разных ингредиентов. Бетонная смесь содержит заполнители, воду и портландцемент. Цемент и вода связывают материалы вместе и затвердевают бетонную смесь.

Портландцемент

Портландцемент был изобретен и запатентован в 1824 году англичанином Джозефом Аспдином. Портландцемент используется в качестве связующего материала в бетоне и представляет собой смесь известняка и сланца или известняка и глины. Прежде чем он смешается с водой, он представляет собой мелкий порошок. При добавлении воды происходит химическая реакция и вместе с заполнителями начинается схватывание бетона и твердение бетона.

Агрегаты

Заполнители — это такие вещи, как гравий, песок или щебень. Заполнители предназначены для наполнения бетона и обеспечения прочности. Они делятся на разные виды. Например, гравий — это грубый, а песок — мелкий.

Подробнее: В чем разница между цементом и бетоном?

Как производится бетон

‍

Итак, как производится бетон? Процесс изготовления бетона начинается с портландцемента и заканчивается отверждением. В этом процессе есть много разных шагов, и вот некоторые из них:

—   Дозировка ингредиентов.

—   Смешивание ингредиентов.

—   Гидратация бетона.

—   Процесс размещения.

—   Отверждение бетона.

Теперь мы объясним эти шаги ниже.

‍

Дозирование ингредиентов

Все ингредиенты должны быть идеально подобраны, чтобы бетонная смесь была прочной и удобоукладываемой. Химическая реакция между различными компонентами происходит по-разному в зависимости от количества каждого добавленного ингредиента по отношению друг к другу.

Смешивание ингредиентов

Смешивание – это смешивание всех ингредиентов, воды, портландцемента и заполнителя. Очень важно правильно перемешать.

Гидратация бетона

Гидратация — это экзотермический процесс при производстве бетона. Это происходит, когда вода и цемент реагируют друг с другом. Это начинается сразу после завершения процесса смешивания, когда бетон начинает набирать свою прочность.

Процесс укладки

Когда началась гидратация, очень важно уложить бетон. Это связано с тем, что он быстро затвердевает, и размещение невозможно, если процесс гидратации зашел слишком далеко. Процесс укладки определяет, насколько прочным и долговечным станет бетон после его завершения.

При укладке бетона можно использовать множество различных методов. Идеальная техника зависит, например, от типа бетонной смеси или того, что вы будете строить из бетона.

Отверждение бетона

Отверждение бетона происходит, когда вода и цемент связываются вместе и наращивают прочность. Отверждение зависит от влажности бетона, а также от температуры. Если вы заливаете бетон в холодную погоду, бетон будет затвердевать медленнее, а если слишком холодно, то он полностью перестанет затвердевать. С другой стороны, если вы позволите бетону застыть при слишком высокой температуре, он затвердеет слишком быстро, и вы рискуете расколоться.

Советы по чтению: Тест бетонного куба, тест на осадку бетона, что такое бетонные плиты и какова зрелость бетона.

Что вы хотите от бетонной смеси

—   Что выгодно . Насколько хорошим, прочным и долговечным становится бетон, во многом зависит от соотношения между цементом и водой. Поэтому, чтобы снизить затраты, вы должны попытаться свести к минимуму потребность в этих ингредиентах.

—   Что со смесью легко работать . Это помогает всему процессу и экономит время для людей в отрасли. Если рабочий процесс может идти по плану и не задерживаться из-за бетонной смеси, все будут довольны.

—   Пропорции ингредиентов в смеси подобраны в соответствии с ее назначением . В зависимости от того, для чего будет использоваться бетон, смесь должна приобретать различные характеристики при затвердевании. Это может быть, например, то, что он может выдерживать низкие температуры или дополнительную долговечность.

Часто задаваемые вопросы

Какие ингредиенты входят в состав бетона?

Бетон состоит из 3 разных ингредиентов. Это вода, портландцемент и заполнители.

Долгий ли процесс изготовления бетона?

Да, это так! Все начинается с подбора правильных пропорций ингредиентов в смеси. После этого вам нужно правильно смешать его, дать начать гидратацию, поместить его, а затем дать ему высохнуть. Это долгий процесс, но он дает прочный и долговечный бетон высокого качества, если вы выполняете все шаги правильно.

Что такое заполнители в бетонной смеси?

Заполнителями могут быть, например, гравий, песок или щебень. Их можно разделить на разные типы. Гравий считается грубым, а песок считается мелким заполнителем, когда речь идет об ингредиентах бетонной смеси.