Плотность бетона – это общефизическое свойство, которым называют отношение массы материала к его объему. Оно обязательно должно быть закреплено в сопроводительных документах на каждую партию.
От чего зависит и на что влияет плотность бетона
Все свойства и показатели бетона тесно взаимосвязаны друг с другом. Это почти как эффект бабочки: если изменить одну характеристику, пусть даже и незначительно, она тут же окажет влияние на другие. Вот почему так важно знать, с какими еще параметрами связана плотность.
Если говорить о том, от чего она зависит, то здесь выделяют следующие факторы:
- Вид заполнителя и его вес
Они напрямую влияют на плотность. Так, например, невозможно получить особо легкий материал на плотном щебне. Ведь последний сам по себе очень тяжелый – его 1 м3 весит больше тонны.
Для снижения плотности бетона используют искусственные (керамзит, аглопорит, вспученные вермикулит и перлит, полистирол и другие) и природные (туф, пемза, ракушечник и прочие) пористые заполнители. - Пористость
Это свойство считается обратно пропорциональным к плотности. Ведь чем меньше пор и трещин в материале, тем плотнее бетон, и наоборот. - Водоцементное (в/ц) соотношение
Плотность повышается путем уменьшения водоцементного соотношения и наоборот.
Вообще в/ц соотношение имеет особое значение. Ведь влага, которая не вступила в реакцию с цементом или другим вяжущим, остается в порах материала и ухудшает его свойства. Кроме того, когда вода испаряется, в бетоне образуются поры. А излишняя пористость также ухудшает качество монолита. Вот почему так важно не добавлять в смесь лишнюю влагу. - Зерновой состав заполнителя
Размер зерен заполнителей влияет на пустотность бетона и, как следствие, на его плотность. Ведь, например, щебень или гравий невозможно утрамбовать настолько плотно, чтобы между ними не оставалось свободного пространства. Эту функцию выполняет мелкий заполнитель (песок или отсев). А добавление последних значительно увеличивает вес и, соответственно, плотность бетона. - Вид вяжущего
Некоторые разновидности цемента способны увеличить отношение массы бетонной смеси к ее собственному объему. Один из таких материалов – глиноземистый цемент. Его используют в первую очередь для придания изделию или конструкции дополнительных жаростойких и огнеупорных качеств. Это достигается в том числе за счет увеличения плотности бетона. - Размер частиц вяжущего вещества
Показатель влияет на скорость процесса гидратации при взаимодействии с водой. Чем мельче частицы, тем продуктивнее химическая реакция. Ведь минимизация размера зерен вяжущего обеспечивает уменьшение водопотребности, снижение В/Ц и, соответственно, увеличение плотности. - Качество уплотнения и трамбовки смеси
Они необходимы для удаления из смеси лишней влаги и защемленного воздуха, а также для лучшей, более плотной «укладки» заполнителей бетона. Если эти манипуляции не проводить, в материале останется много пустот, что в свою очередь, как мы уже выяснили, напрямую влияет на плотность. - Условия твердения
По ГОСТ 25192-2012, в зависимости от этого показателя, бетоны бывают затвердевшими в естественной обстановке, а также в условиях тепловой обработки при нормальном атмосферном давлении либо выше атмосферного (это так называемые бетоны автоклавного твердения). При этом плотность увеличивается при твердении смеси с дополнительным подогревом. - Добавки и пластификаторы
Они также активно влияют на этот параметр бетона. Так, например, существуют специальные воздухововлекающие добавки, облегчающие материал. Благодаря этому можно уменьшить общий вес конструкции и ее давление на фундамент, а также использовать бетон как теплоизоляционный материал.
Может быть и обратная ситуация, когда в бетонную смесь могут вводить уплотняющие либо тонкомолотые минеральные добавки. Последние берут для экономии цемента и получения плотного материала повышенной стойкости. - Возраст бетона
Как известно, бетонная смесь твердеет в течение некоторого времени. Цемент вступает в реакцию с водой, и в результате происходит застывание материала, набор его прочности и плотности. Обычно это длится 28 дней. Хотя стоит отметить, что через месяц набор прочности и плотности бетона не прекращается. Он продолжается и длится еще пару лет. Поэтому однозначно можно сказать о влиянии возраста конструкции на показатель плотности.
Теперь вы знаете, как именно все эти параметры влияют на отношение массы бетона к его весу. Поэтому, при необходимости, их можно регулировать, воздействуя на показатель плотности, делая его выше или ниже.
Само свойство, как мы уже писали выше, также оказывает влияние на многие характеристики и параметры бетона.
Так, от плотности зависят:
- Удобство укладки
Плотные смеси обычно малоподвижные и жесткие, с ними тяжелее работать. - Структура
Она очень сильно зависит от плотности и классифицируется по содержанию цементного камня и его размещению в бетоне. - Прочность
На нее влияет качество уплотнения бетонной смеси при укладке: насколько тщательно это сделали, весь ли воздух из нее удалили, равномерно ли были распределены заполнители. Поэтому чем плотность выше, тем прочнее будет бетон и тем выше будет его сопротивление различным механическим нагрузкам. - Износостойкость
Чем выше плотность, тем выше сопротивление материала поверхностному износу. - Теплопроводность
Чем меньше плотность и чем выше пористость, тем лучше теплоизоляционные свойства изделия или конструкции. Для плотных бетонов, наоборот, характерна высокая теплопроводность. - Теплоемкость
Это свойство показывает, сколько тепловой энергии из окружающей среды поглощает материал при нагревании на 1°С. Теплоемкость зависит от состава бетона, его структуры и плотности. Если он неплотный и имеет много пор и пустот, заполненных водой или воздухом, его теплоемкость высокая. - Водонепроницаемость
Чем плотнее бетон, тем меньше в нем пор и пустот. А это значит, что и влаги в него проникает меньше. Отсюда и взаимосвязь плотности с водонепроницаемостью. - Морозостойкость
Чем выше плотность бетона, тем выше и его устойчивость к перепадам температур. Это связано с тем, что в плотный монолит проникает меньше воды, чем в пористый. - Радононепроницаемость
Тяжелый радиоактивный газ без цвета и запаха радон образуется в процессе природного радиоактивного распада урана. Последний в том или ином соотношении присутствует во всех горных породах и почвах. Поэтому и радон есть везде. Он способен проникать в здания и жилые помещения, скапливаться там и вредить здоровью человека. Ведь этот газ радиотоксичен и канцерогенен.
Радон хуже проходит сквозь плотные смеси с минимальным количеством пор и трещин.
Подробнее об этом свойстве читайте в нашей статье Радиоактивность и радононепроницаемость бетона.
Отдельно скажем, что показатель плотности напрямую влияет на способ применения бетона и применяется при расчете нагрузки, которую он будет оказывать на несущие конструкции постройки (это и фундамент, и перекрытие, и стены). Вот почему эту характеристику обязательно нужно определять для каждой партии.
В заключительной части статьи мы расскажем, что можно сделать, чтобы повысить или, наоборот, понизить этот параметр.
Как можно повлиять на плотность бетона
Во время строительных работ может возникнуть такая ситуация, когда нужно будет отрегулировать плотность бетона в большую или, наоборот, меньшую сторону. Хорошо, если эта необходимость возникает на этапе проектирования, а не во время заливки бетонной смеси в опалубку. Ведь в первом случае намного больше способов повлиять на эту характеристику, чем по факту.
Итак, отрегулировать плотность бетона можно следующим методами:
- Изменить заполнитель
Для того, чтобы сделать бетон плотнее и тяжелее, необходимо использовать щебень или гравий в роли крупного заполнителя и песок/отсев – в роли мелкого. А вот для облегчения материала и уменьшения его плотности берут пористые заполнители. - Добавить пластификаторы
Выше мы уже говорили, что существуют специальные модифицирующие присадки, которые способны повлиять на показатель плотности. Так, например, введение в бетонную смесь воздухововлекающих, поро-, газо- и пенообразующих добавок позволяет сделать материал пористым. Это не только облегчает конструкцию, но и повышает теплоизоляционные свойства бетона. - Отрегулировать в/ц соотношение смеси
Чтобы сделать материал более плотным, можно добавить меньшее количество воды в смесь. Однако необходимо учитывать, что в этом случае смесь становится менее подвижной, с ней тяжелее работать. Для облегчения же бетона и повышения его пластичности можно добавить в смесь большее количество воды. Однако это может привести к потере прочностных свойств бетонного изделия или конструкции из него. - Использовать механическое уплотнение смеси, а не ручное
Применение механических методов уплотнения (например, при помощи специальных виброустановок) способствует повышению плотности. Сложно достичь аналогичных показателей путем простого штыкования. А вот, скажем, при помощи вакуумирования или прессования можно удалить большую часть свободной воды из бетонной смеси при укладке. Это – наиболее эффективные способы механического уплотнения. - Добавить расширяющийся цемент
О нем – о глиноземистом цементе – мы уже рассказывали выше. Его добавляют для увеличения плотности материала и улучшения некоторых его характеристик. - Использовать поверхностно-активные, гидравлические или проникающие добавки
Они способны улучшить структуру бетонной поверхности. Это достигается путем заполнения этими добавками пор, пустот и трещин в бетоне – особенно на его поверхности.
Вот в чем их суть (на примере материалов проникающего действия): когда добавка наносится на бетон, она вступает с ним в реакцию, в результате чего в его порах образуются кристаллы. Таким образом все свободное пространство внутри материала заполняется, препятствуя тем самым движению воды в его теле. За счет этого он становится более плотным. К тому же, этот способ позволяет увеличить плотность бетона и его водонепроницаемость. - Применить метод инъецирования
Это еще один способ повысить плотность монолита. Вообще инъецирование в данном случае понимается как нагнетание в поры и трещины различных материалов: цементного молочка (технология цементации), жидкого стекла (силикатизация), синтетических смол (процесс смолизации). Надо отметить, что эти способы наиболее эффективны для трещин шириной от 20 мм.
Полную версию данной статьи вы найдете на этой странице.
Также мы рекомендуем ознакомиться с другими полезными статьями на нашем сайте.
