Бетон М500 (В40) относится к искусственным каменным строительным смесям, которые получают путем целесообразно подобранных составляющих на основе высококачественного портландцемента с добавлением наполнителей, пластификаторов и воды. Прочный строительный материал отличается долговечностью, высокой морозостойкостью, низким водопоглощением и отсутствием пустот. При полном застывании получают искусственный камень инертный к воздействию влаги и агрессивным химическим средам. При добавлении свинцовой стружки защищает от радиации. Бетонную смесь используют в строительстве промышленных объектов специального назначения, атомных электростанций, гидротехнических сооружений, линий метрополитена.
Технические параметры
Требования к качеству и технические характеристики строительного раствора должны соответствовать нормативным документам. Это включает ГОСТ 25192-2012, ГОСТ 7473-2010, а также стандарты строительства, указанные в соответствующих СНиП.
Плотность
- Плотность устанавливается как соотношение массы материала к его объему и характеризует прочность. М500 относится к тяжелым бетонам с плотностью 2200-2500 кг/м3 и зависит от вида и размера наполнителей. Чем выше плотность, тем больше прочность застывшего материала.
- Марка 500 показывает прочность бетона на сжатие выраженное в кгс/см2. Устанавливается на 28 день после полного затвердения раствора. Марка соответствует классу бетона В40, который указывает, что бетонный кубик при испытаниях выдерживает давление пресса в 51 МПа.
- Для изготовления используется качественный портландцемент марки М600, для твердения бетонной смеси в естественных условия допускается марка М550. При заданной проектной прочности бетона не менее 70% используется цемент только М600.
Подвижность
- Подвижность в зависимости от назначения и способа заливки строительной смеси колеблется от П2 до П4. Чем выше подвижность, тем большее количество воды и цемента используется в растворе. Показатель характеризует способность раствора растекаться и заполнять пустоты в опалубке под собственным весом без применения вибропресса.
- Водонепроницаемость составляет W10-W16 и характеризует способность бетона не пропускать влагу под давлением. Цифра указывает, что данная марка не должна пропускать воду под давлением 1-1,6 МПа или 10-16 атм.
- По соотношению вяжущего вещества и наполнителя относится к товарным видам, которым свойственна стандартная рецептура и установленное соотношение частей бетонной смеси.
Морозостойкость
Морозостойкость бетона определяется количеством циклов «замораживание-оттаивание», которые он выдерживает без видимых повреждений, таких как трещины, расслаивание, шелушение или сколы. Испытание образца проводится не ранее 28 дней с момента заливки раствора, после его полного затвердения.
Морозостойкость зависит от пористости материала: чем меньше вкраплений воздуха, тем выше устойчивость к перепадам температуры. Для бетона марки М500, используемого в строительстве промышленных объектов в холодном климате, морозостойкость составляет F150-F300. Для объектов специального назначения, работающих при повышенных нагрузках в агрессивных средах и на Крайнем Севере, морозостойкость может превышать F300. Цифра указывает на количество циклов замораживания, которое выдерживает образец.
Снижение пористости и повышение прочности смеси достигается уменьшением количества воды в растворе. Это достигается за счет введения различных пластификаторов. В качестве присадок используются ПАВ, которые бывают гидрофобными и гидрофильными.
Состав бетонной смеси
Бетон М500 — это композиционный материал, состоящий из вяжущего вещества, крупного и мелкого заполнителя, а также воды. Для формирования заданных свойств, снижения гидрофобности и повышения текучести и прочности в смесь добавляют различные пластификаторы.
В качестве заполнителей используют гравий, щебень и песок. Размер и качество этих заполнителей устанавливаются нормативными документами. Они составляют до 80% объема раствора. При затвердевании заполнители образуют скелет бетона, который формирует его жесткость, снижает усадку, повышает прочность и предотвращает появление дефектов в процессе эксплуатации.
Гравий
Гравий добывают со дна морей и рек. Это природный материал, образованный естественным путём, и он имеет многообразную цветовую окраску. Щебень получают путём дробления горной породы направленными взрывами, а затем измельчают обломки до заданных размеров.
В бетон в зависимости от назначения добавляют фракции с размером зерна 5-20 см и 20-40 см. Морозостойкость и влагонепроницаемость наполнителей должны соответствовать марке бетона. Для щебня и гравия марок М800-М1200 содержание вредных пылевидных и глинистых частиц размером менее 0,05 мм не должно превышать 1%.
Форма зерен наполнителя должна быть наполненной, округлой или прямоугольной. Количество зерен в форме тонких пластин и с острыми игольчатыми краями не должно превышать 15% от общей массы материала.
Песок
Для приготовления раствора используется песок, природный или дробленный. Природный добывают из песчаных месторождений или со дна водоемов и дробленый, получаемый путем измельчения до необходимых размеров горных пород. Одним из лучших наполнителей служит речной мытый песок с размером зерна до 5 мм. Используется песок особо крупной фракции с размером зерна свыше 3,5 мм, повышенной крупности – 3,5-3 мм, крупный – 2,5-3 мм. Содержание пыли, глины и комков глины не должно превышать 0,35% от массы наполнителя.
Вода
Для приготовления бетонной смеси используются разные виды воды: питьевая, грунтовая, техническая и морская. Вода должна иметь содержание растворимых солей в пределах 5000-10000 мг/л. Содержание ионов оксида серы должно находиться в диапазоне 600-2700 мг/л, ионов хлора — 500-1200 мг/л, а взвешенных частиц не должно быть более 200 мг/л.
Также возможно применение воды с радужной пленкой от нефтепродуктов. Важно, чтобы рН воды находился в пределах от 4 до 12,5.
Портландцемент
Портландцемент марки М500, М550 и М600 получают из клинкера и гипса. Для этого составляющие измельчают до однородной мелкодисперсной фазы с размером частиц менее 35 мкм. Клинкер образуется при спекании известняка и глины, содержащей силикат кальция.
Для улучшения свойств, повышения прочности и текучести раствора, а также снижения водопроницаемости добавляют пластификаторы. Их содержание не должно превышать 0,8% от объема раствора.
Пропорции бетонной смеси
Для получения строительного раствора М500 сухие компоненты тщательно перемешивают в необходимом количестве. Затем вводят воду с пластификатором, и раствор доводят до нужной консистенции. Полученная смесь твердеет на воздухе в течение получаса, поэтому ее нужно использовать до момента схватывания. Не рекомендуется разведение твердеющего раствора водой.
Соотношение частей сухих компонентов составляет 1:1,7:2,6:0,4 или 1:1,1:2,3:0,5. Первая цифра соответствует части цемента, вторая — песку, третья — щебню, а четвертая — пластификатору.
Достаточное количество ПАВ уменьшает содержание воды и цемента в растворе, сохраняя заданные свойства строительного материала.