Конструкционные бетоны: понятие, состав, свойства, характеристики

Конструкционные бетоны — это смесь крупного и мелкого заполнителя с вяжущим, затворённая жидкостью. Они обеспечивают такой уровень прочности и жёсткости, которого достаточно для ограждающих и несущих конструкций. К этой классификационной группе относят ряд разновидностей ячеистых, тяжёлых и лёгких бетонных смесей.

Наиболее часто встречаются составы на основе цементного вяжущего. В смесь входят следующие компоненты:

• Вяжущий компонент: применяют цемент. Наиболее востребован портландцемент марок прочности М400 и М500 с добавлением минеральных добавок в массовой доле не более 20%;
• Мелкозернистый заполнитель: чаще всего песок. Для получения качественного бетона нужен сыпучий компонент, соответствующий требованиям строительных нормативов. Подойдут карьерный (сеянный или намывной) и речной песок после очистки от органики, глинистых частиц и илистых включений;
• Крупный заполнитель: чаще всего гравий или щебень из гранита, отдельные виды из известняка. В качестве наполнителя допустимы отходы металлургии и ТЭС, если они полностью соответствуют нормативным требованиям. Иначе бетон не получит нужные характеристики: химическую и физическую стойкость, влагостойкость, прочность на сжатие, морозостойкость и другие эксплуатационные параметры. Если класс прочности до В20, в смесь добавляют гравий или щебень из мягких пород; от В22,5 выбирают щебень из гранита. Не везде гранит уместен из‑за повышенного природного радиационного фона. При выборе гранитного наполнителя обязательно изучают гигиенический сертификат аккредитованной лаборатории с указанием класса радиоактивности крупного заполнителя;
• Вода: замес выполняют на воде питьевого качества из городского водопровода или на воде, прошедшей лабораторную проверку на отсутствие недопустимых примесей, ухудшающих качество готового бетона;
• Специализированные добавки: позволяют ускорить или замедлить схватывание, вести работы в холодное время года, повышают прочность, водонепроницаемость, устойчивость к агрессивным средам, снижают риск трещинообразования и т.п. Тяжёлые бетоны с армированием конструкционного типа отличаются повышенной прочностью, долговечностью и надёжностью, сохраняют целостность в сложных климатических условиях. Среди недостатков называют:
• значительный вес, из‑за чего сооружения требуют массивного усиленного фундамента. Средняя плотность бетонной смеси: 2000–2500 кг/м³. Области применения тяжёлых конструкционных бетонов зависят от показателя прочности:

  Класс бетона	Цемент	Наполнитель	Область применения
  В12,5	Портландцемент М400, М500	Гравий, щебень (гранит или известняк)	Заливка фундаментов для лёгких сооружений
  В15	Портландцемент М400, М500	Гравий, щебень (гранит или известняк)	Небольшие фундаменты, подпорные стены, лестницы
  В20	Портландцемент М400, М500	Гравий, щебень (гранит или известняк)	Плиты перекрытия при малых нагрузках, лестницы, подпорные стены, небольшие фундаменты
  В22,5	Портландцемент М400, М500	Щебень (гранит)	Стены, лестницы и фундаменты в малоэтажном строительстве
  В25	Портландцемент М400, М500	Щебень (гранит)	Фундаменты многоэтажных зданий, балки, плиты перекрытия, несущие колонны, чаши бассейнов, монолитные дома
  В30 и выше	Портландцемент М500	Щебень (гранит)	Особо ответственные объекты (метро, гидротехника, хранилища)

Лёгкие бетоны в ряде случаев дают достаточную прочность для несущих конструкций. Они легче за счёт меньшей плотности. Их получают с гидравлическими вяжущими и пористыми крупными заполнителями, поэтому выделяют:

• туфобетон;
• пемзобетон;
• вермикулитобетон;
• перлитобетон;
• керамзитобетон. Если сравнивать виды по степени заполнения в составе смеси, выделяют:
• с полным заполнением пространства между зёрнами заполнителя;
• малопесчаные, когда заполнение частичное;
• беспесчаные крупнопористые. В качестве вяжущих применяют комбинации извести и шлака или цемента и извести, силикаты, цемент. Средняя плотность на кварцевом песке и высокопористых заполнителях — от 1,6 до 1,8 т/м³.

Получают разными технологиями. По структуре различают газобетон и пенобетон. Чаще всего вяжущее — портландцемент или смешанный вариант. При добавлении доменных шлаков получают газошлаковые или пеношлаковые разновидности. К конструкционным относят разновидности с плотностью более 1000 кг/м³. Различия между пенобетоном и газобетоном связаны с технологией: в пенобетон вводят реагенты для пены; смесь пластична и требует качественного замеса; после застывания — пористый материал с развитой ячеистой структурой. В газобетон в смесь добавляют алюминиевый порошок; в результате реакции образуется материал с губчатой структурой. Лёгкие конструкционные бетоны заменяют тяжёлые материалы, например кирпич, при возведении несущих конструкций: ниже нагрузка на грунт и фундамент, проще монтаж и перевозка, ниже транспортные расходы за счёт меньшей массы.

• Конструкционные бетоны — бетоны, по прочности и долговечности пригодные для несущих и ограждающих конструкций зданий и сооружений.
• Тяжелый бетон — бетон на плотных песке и щебне (гравии) с типичной плотностью порядка 2000–2500 кг/м³.
• Легкий бетон — бетон с пористыми заполнителями или ячеистой структурой, с меньшей средней плотностью, чем у тяжёлого.
• Класс прочности — нормируемый показатель прочности бетона на сжатие (обозначения вида В15, В22,5 и т.д.).
• Газобетон — ячеистый бетон, в котором порообразование связано с газовыделением при химической реакции (в том числе при добавлении алюминиевых компонентов).