Что такое плотность бетона и как она измеряется

Качественные показатели бетона

Удельный вес или плотность бетона в количественном отношении определяется как отношение массы продукта к его объёму. Он напрямую влияет на качественные характеристики конечной бетонной продукции. А на величину плотности влияют следующие факторы:

• Состав замеса для приготовления бетона, где в виде заполнителя могут применяться щебень, гравий или керамзит. Более плотный щебень будет в конечном итоге определять и больший удельный вес конечного раствора по сравнению с бетоном с керамзитовым заполнителем.
• Качество и марка применяемого цемента.
• Зернистость и тип песка.
• Использование пластификаторов.
• Состав воды, используемой для разведения раствора.

К основным качественным показателям бетона относятся:

1. Прочность, определяющая долговечность и срок эксплуатации конечной продукции.
2. Однородность, зависящая от диффузионных и адгезионных свойств его компонентов.
3. Упругость, отражающая способность раствора полностью заполнять форму опалубки.
4. Пористость, обеспечивающая «дышащие» свойства материала.

Пористость является показателем, обратным по значению плотности бетона. Она также влияет на прочность бетонного изделия, только в обратной пропорциональной зависимости, т.е. чем больше этот показатель бетона, тем меньше прочность изделия. Пористость бетонного материала возникает вследствие наличия внутри него микроскопических пустот различных объёмов. Её величина показывает соотношение суммарного объёма всех внутренних пустот к объёму материала.

Поры образуются в процессе затвердевания материала из-за испарения жидкости, их объём зависит от многих факторов, в том числе, пропорции составляющих компонентов, зернистость заполнителя, влажность готового раствора. При приготовлении замеса следует руководствоваться инструкцией и помнить: чем жиже раствор, тем пористее будет бетон после застывания. Опытные строители на практике «набивают глаз» по оптимальной пропорции воды и наполнителей, необходимой для получения нужного результата и пористости бетона.

Классификация плотности бетона кг/м3 по маркам

Марка есть у любого типа. Именно на нее необходимо ориентироваться каждому, кто приобретает цемент. Она складывается из буквы М и идущего далее числа. Кроме того, есть и другая характеристика – класс. В нормативных документах обычно указан именно он, но при заказе покупатели чаще различают бетон по маркам. Класс обозначают буквой В, за ней следуют цифры, которые показывают, какую нагрузку выдержит застывший раствор.

Распространенные марки:

1. М100. Применяется в процессе подготовительных работ, прежде чем приступить к заливке фундамента. Используется как бетонная основа для бордюров при строительстве дорог.
2. М200. Самая распространенная марка. Этот раствор относится к классу тяжелых, средняя плотность 2000 кг/м3. В составе – цемент, гравий, песок. Оптимальное сочетание прочности, качества и цены. Подходит для фундамента жилых домов, работ по благоустройству (строительство пешеходных дорожек, тротуаров), изготовления бетонных покрытий, лестниц, плит. Данная марка не трескается, хорошо выдерживает перепады давления и температур. Это и определяет его популярность и универсальность применения.
3. М250 (класс В 20). Свойства практически совпадают с предыдущей маркой, однако прочность выше. Способен формировать плиты высокой нагрузки.
4. М300. Подходит для монолитных фундаментов, стен, заборов, лестничных маршей.
5. М350 (В25). Высокой прочности, применяется для монолитных конструкций в многоэтажном строительстве, а также для несущих колонн зданий, оснований бассейнов и аэропортов.

В таблице которая будет приведена ниже указано, какая марка бетона по средней плотности соответствует определенному классу.

Таблица плотности бетона кг/м3

Класс	Средняя прочность, кгc/кв.см.	Марка
В5	65	М75
В7,5	98	М100
В10	131	М150
В15	196	М200
В20	262	М250
В25	327	М350
В30	393	М400
В35	458	М450
В40	524	М550
В50	655	М600
В60	786	М800

Как повлиять на объемный вес?

Плотность бетонного монолита во многом определяется особенностями компонентов смеси

Именно их подбору следует уделить внимание, чтобы получить на выходе желаемый вес бетонного раствора. Причем собственно состав и соотношения в рецептуре – далеко не единственный решающий фактор

Больше половины массы бетона приходится на крупный заполнитель, поэтому изначально необходимо определить его собственный вес и даже насыпную плотность. Последняя покажет, сколько внутри осталось воздушных карманов для песка и цемента, однако масса камней даст куда более серьезную разницу. К примеру, если в состав В25 входит гранитный или доломитовый щебень прочностью М600, его собственная плотность будет настолько велика, что бетон получится не ниже D2200-2400. А пемза, керамзит и туф дадут лишь облегченный тип монолита не тяжелее 1,6-1,8 т/м3.

Плотность цементного монолита можно изменять и с помощью других компонентов раствора, но уже не так заметно. Например, увеличение веса вызывает применение заполнителей мелких фракций. И не стоит забывать о специальных пластификаторах, улучшающих текучесть смеси, одновременно сокращая количество жидкости в ней.

Прочность бетона

В зависимости от марки бетона по прочности на сжатие раствор будет в большей или меньшей степени устойчивым к нагрузкам в различных условиях. Этот параметр обозначается буковой «М» и числом от 50 до 1000, которое указывает какую нагрузку в кгс/см2 способен выдержать определенный состав. Допустимая погрешность (коэффициент вариации) этого показателя составляет 13,5%.

Также существует класс бетона на сжатие, который измеряется в МПа (мегапиксели) и обозначается буквой «В», после которой стоят цифры в диапазоне от 3,5 до 80, указывающие какое давление материал выдерживает в 95% случаев.

Класс бетона и его марка неразрывно связанны между собой, поэтому зная один из показателей, можно легко определить другой.

Чтобы определить марку бетона и класс бетона, рассмотрим таблицу, соответствующую ГОСТ 26633-91.

Согласно этим данным определяется марка и класс на прочность бетонного раствора.

Чаще всего при производстве строительного материала для фундаментальных оснований используется бетон М 400, однако не будет лишним рассмотреть и сферы применения других марок.

М 50-100

Самым хрупким и ненадежным считается состав с маркировкой 50. Чаще всего его используют при заполнении пустот в конструкциях, которые не испытывают нагрузок. Приблизительно то же самое можно сказать о смесях М 75 и М 100. Так называемому «худому» бетону нашлось применение при заливке чернового слоя строительной смеси. Эти составы используют при изготовлении подстилающей подушки (подбетонки) для фундаментов, стяжек и при монтаже дорожных оснований.

Исходя из того что, класс бетона по прочности на сжатие соответствует В 7,5, показатель такого материала не позволяет применять его для серьезных работ.

М 150

Обладая чуть лучшими прочностными показателями бетон М 150 также можно отнести к легким бетонам, которые не стоит выбирать для конструкций, испытывающих нагрузки. Такие смеси можно использовать для черновых работ и при заливке фундамента для маленьких одноэтажных построек. Также допускается его применение для стяжек, садовых террас, дорожек и площадок, по которым будут ходить люди.

М 200-250

При соотношении марки 200 и класса бетона В 15 состав получается более прочным. Его можно использовать для возведения подпорных стен, при изготовлении лестниц, площадок, дорожек, отмосток и бордюров. Нередко М 200 заливают фундаментальные основания ленточного типа (только при условии устойчивости почвы) и открытые террасы.

Прочности бетона хватает для монтажа стяжек в помещениях с небольшой механической нагрузкой.

Практически таким же свойством отличается и бетон М 250 – его также часто заливают в качестве плит с малой нагрузкой.

М 300

Если рассматривать марки бетона и их характеристики, то М 300 сегодня пользуется довольно большим спросом при возведении монолитных фундаментов, благодаря оптимальному соотношению цены и качества. Также смеси этого типа подходят для заливки площадок и при изготовлении лестниц как на улице, так и внутри дома. Бетон М 300 обладает хорошей влагоустойчивостью, поэтому влажная среда не оказывает на него разрушительного воздействия.

М 350

Если выбрать марку бетона с классом В 27,5, то вы получите прочный материал для строительства конструкций как монолитного, так и перекрывающего типа. Такие составы используют при закладке фундамента для многоэтажных зданий. Благодаря повышенной прочности смеси, она также подходит для более серьезных построек: бассейнов, несущих колонн, аэродромных плит и многого другого.

М 400

При таком соответствии марки и класса бетона (М 400, В 30) за строительный материал придется заплатить довольно дорого. В силу высокой стоимости смеси этого типа не отличаются большой популярностью у частных застройщиков. Тем не менее, бетон М 400 быстро схватывается, поэтому его чаще применяют при строительстве крупных объектов: торговых комплексов, спортивных арен, банков, аквапарков и так далее. Также этот бетон подходит для заливки мостов, подводных сооружений, высоконагруженных опор и гидротехнических построек.

М 500 и выше

Такие составы можно отнести к узкоспециализированным, так как при такой концентрации цемента и прочностных показателях, применять М 500 для строительства жилых домов не рационально. Обычно бетонные смеси этого класса применяются для возведения банковских хранилищ, мостов, плотин, дамб и стратегических объектов.

Помимо классификации бетонов по прочности, стоит также учитывать и другие отличия.

Котлованный и траншейный способы

Для изготовления бутобетона в котловане необходимо вспомогательное для этого способа звено – опалубка. Сколачивать ее нужно по строго намеченному контуру, измеряя ровность каждого слоя при помощи уровня и качественно закрепляя щиты.

Нижние ряды бутобетонной конструкции должны состоять из самых крупных булыжников и в грунт их загнать необходимо настолько глубоко, насколько это возможно. Сверху располагают камни поменьше (это продолжение первого ряда), заполнение пустот между ними должно производиться параллельно. Таким же способом укладывают второй ряд, третий, пока бутобетоном не будет заполнена всю готовая опалубка.

В продолжение опалубки на уже готовые нижние щиты укладывают новые, надежно укрепив гвоздями и деревянными стойками, и продолжают по той же схеме: камень -утрамбовка-раствор.

Перед тем, как рыть котлован , определите вид грунта и угол откоса котлована. Существует уже готовые «мерки»:

• при работе с вязким грунтом – 0°;
• с сыпучим – 45°;
• со средним – 60°;
• с твердым – 80°;
• со скалистым – 90°.

При траншейном способе производства бутобетона, заготовка, т.е. непосредственно траншея должна быть несколько шире предполагаемого фундамента, сантиметров так на 10-20. И глубина на какой-то десяток сантиметров больше, чем та, на которой грунт промерзает зимой. Этот нюанс очень важен – бутобетон не любит морозов.

Дальше — работа, аналогичная работе при котлованном методе: самые крупные булыжники на дно, тщательная утрамбовка, заполнение пустот камнями поменьше, заливка раствором. И так — пока вся траншея не будет заполнена.

УДля укладки цоколя даже при траншейном способе вам придется сооружать опалубку и продолжать нагружать бутобетон уже на нее.

Как повлиять на плотность (объемный вес)

Чтобы получить оптимальную плотность бетона в кг/м3, можно воспользоваться любым из существующих методов:

1. Добавление наполнителя с более мелкими фракциями позволяет уменьшить число пустот, предупредить появление прослойки с воздухом. Советую посмотреть, как правильно замесить бетон.
2. Снижение количественного содержания воды. Однако при замесе бетонной смеси нужно обеспечивать ей текучесть. Если раствор получается слишком густым, он существенно усложняет работу. В частности, с нестандартными конструкциями и при больших объемах.
3. Ручное или механическое уплотнение – после заливки раствора в нём нужно сделать несколько отверстий для беспрепятственного выхода воздуха и воды на поверхность. В качестве инструмента можно использовать любой удобный, например, лопату или вибратор.
4. Искусственный подогрев способствует более быстрому испарению воды, как следствие повышению массы и удельного веса застывшего бетона.
5. Выбор в пользу расширяющего или безусадочного вещества для получения цемента с минимальной пористостью, но высокого качества.
6. Добавка пластификатора в составе помогает снизить количество жидкости при той же текучести, Что способствует повышению плотности.
7. Вакуумирование – способ, который возможно реализовать лишь в масштабах промышленности.

Печатный бетон своими руками: легко!

Единицы измерения плотности

Официальной единицей измерения плотности в системе СИ является кг/м³. Поскольку это довольно большой объем, то для удобства чаще всего используют

• г/см³ для твердых веществ,
• г/мл для жидкостей,
• г/л для газов.

Плотность воды составляет примерно 1 грамм / кубический сантиметр. Она принимается за стандартное значение для расчетов.

Другие единицы измерения плотности

В качестве других единиц измерения плотности, также используются метрические тонны и литры, хотя они не включены в Международную систему СИ. Другие единицы включают:

• грамм на миллилитр (г/мл)
• метрическая тонна на кубический метр (т/м³)
• килограмм на литр (кг/л)
• мегаграмм (метрическая тонна) на кубический метр (мг/м³)
• грамм на кубический сантиметр (г/см³)
  1г/см³ = 1000 кг/м³
• килограмм на кубический дециметр (кг/дм³ )

Чтобы сделать быстрый и точный перевод из одних величин в другие вы можете использовать наш конвертер плотности.

Самостоятельное изготовление бетона М200

Приготовление бетона на объекте

Цена на самостоятельное приготовленные смеси может быть ниже покупных. Но не всегда.

Она может быть невыгодна изготовителю по нескольким причинам:

• Стоимость сырьевых компонентов — при небольших объемах, подобные материалы продаются по обычной розничной стоимости, когда же для оптовиков предусмотрен более выгодный прайс. Просчитайте экономическую сторону вопроса и сравните ее со стоимостью уже готовой смеси — может выгоднее приобрести товарный бетон М200.
• Оборудование для изготовления бетона доступно не всем. Для больших замесов нужна бетономешалка и устройство для его качественной укладки — вибростол или глубинный вибратор.

Для малых замесов пескобетона достаточно будет насадки «миксер» на перфоратор. При приготовлении смеси со щебнем подобное приспособление не подойдет, так как крупный заполнитель разобьет лопасти без шанса на восстановление. В такой ситуации выхода два — брать в аренду или покупать оборудование.

Что выгоднее в подобной ситуации, опять же решать только вам.

Контроль качества. При самостоятельном подборе состава необходимо делать обязательный контроль качества в лабораторных условиях. И только по этому заключению можно решать на сколько хорошим получился бетон М200, описание нормативных характеристик, которым должен он соответствовать дается отдельной колоночкой в протоколах испытания. ГОСТ 10181-2000 Смеси бетонные. Методы испытаний регламентирует основные способы проверки качества бетона в лабораторных условиях.

На бетон В15 М200 сертификат и прочие смеси

Чтобы найти свой идеальный рецепт бетона М200 на 1 куб мало иметь хорошую техническую и экономическую базу. Нужно разбираться и нормативной документации, где отражены основные нормы и характеристики бетона.

Поэтому проштудируйте необходимые технические «толмуты» и сделайте для себя небольшие шпаргалки, например, какой прочностью должна обладать та или иная марка бетона. Например, ГОСТ на бетон тяжелый класс В15 М200 — это ГОСТ 26633*2012 «Бетоны тяжелые и мелкозернистые. Технические условия». Нормативы, которым должен соответствовать бетон легкий — ГОСТ 25820*2000.

Конечно, подобные стандарты не ответят вопросы такого плана — сколько цемента в кубе бетона м200 должно быть, какова оптимальная масса бетона М200, какой должен быть конкретный или приблизительный подбор состава. Но опираясь на них, всегда можно сделать бетон тяжелый класс В15 М200, характеристики которого будут в пределах нормы.

Подбор состава

Для тех, кто хочет сам научиться делать хороший подбор состава бетона, «прочувствовать его», дадим небольшую рекомендацию. Имея такую отправную точку можно методом проб и ошибок понять, как приготовить, какой класс бетона необходим в каждом конкретном случае.

Разделим подобный технологический процесс условно на несколько этапов.

Этап 1. Первые замесы Определившись с материалами, приступаем к подбору состава. Необходимо определить предварительную рецептуру, сколько цемента идёт на 1 м3 бетона М200, и сделать пробный замес в небольшом количестве.

Итак, расход материалов на 1 м3 бетона М200 примерно следующий:

1. расход цемента на куб бетона М200 — 310кг;
2. песка — 864кг;
3. щебня −1218кг;
4. воды — 158л.

В стандартном соотношении — 1 : 2,8 : 3,9 : 0,5, за основу берется 1 часть цемента. При этом для пробного замеса используем немного компонентов — столько, чтобы хватило запалубить 6 кубиков для дальнейших испытаний.

Замес бетона в малом объеме — то что нужно при подборе состава

Рецептура бетона М200, может подвергаться корректировке. В зависимости от того, какой подвижности вам нужна смесь, разрешено добавлять воду и цемент. Однако, при этом водоцементное отношение (В/Ц) не должно меняться. То есть, на сколько вы увеличили расход воды, на столько же нужно увеличить и расход цемента.

Время застывания бетона М200 колеблется в пределах от 1,5-2,5 часов. Этот параметр зависит от условий твердения — влажности воздуха, температуры.

Плотность и вес

Значение плотности бетонной части можно определить по упрощенной методике. Обычно при составлении смеси задается вес каждого ее компонента. Сложив эти показатели и исключив из суммы воду (она постепенно испаряется при застывании), получают искомую плотность. Для приблизительных расчетов пользуются справочными данными в зависимости от марки бетона для изготовления ЖБИ. Характеристики и сфера использования классического тяжелого бетона приведены в таблице.

Бетон, марка	Средняя плотность, кг/м3	Применение
М200	2390	Стяжка пола, отмостки, тротуарные дорожки, ленточные фундаменты для небольших сооружений, лестницы, подпорные стены
М250	2397	Монолитный фундамент, отмостки, заборы, лестницы, ненагружаемые перекрытия
М300	2407	Монолитные фундаменты, стены, плиты перекрытий
М350	2412	Все виды фундаментов, плиты перекрытия, колонны, балки, ригели, бассейны, взлетные полосы
М400	2420	Мосты, гидротехнические сооружения (в частном строительстве не используется)

На вес 1 м3 бетона оказывает влияние и схема армирования. В это понятие входит диаметр армирующих стержней либо проволоки, а также расстояния между ними (шаг). Вес металлического каркаса в 1 м3 железобетонных изделий невелик: это видно из справочной таблицы:

Вид ЖБИ	Диаметр прутьев, мм	Шаг ячейки арматурной сетки, см	Суммарная длина прутьев, м/м3	Общий вес стальных деталей*в кубометре железобетона, кг
Отмостка здания, бетонное покрытие дорожек	8	20	16	6,5
Плитный и ленточный фундамент, горизонтальные плиты, опорные балки	12-16	18	16	14-25
Перекрытия, безопорные балки (консоли)	16-18	13	49	77-97
Несущие и ненесущие стены, колонны	14-18	13	48	59-97

*Удельный вес арматурной стали – 7850 кг/м3.

Расчет массы

Зная показатели плотности бетонной и стальной части, нетрудно определить итоговую плотность железобетонной конструкции. Для примера приводится схема расчета для перекрытия, изготовленного из бетона М350 с усилением из прутьев диаметром 18 мм. Во второй таблице берется суммарная длина стальных стержней – 49 м.

1. Определяется объем арматуры в 1 м3 железобетона по формуле:

V_а = (D2/4) *L, где:

• D – диаметр прута (18 мм = 0,018 м);
• L – суммарная длина стержней (49 м).

После подстановки получается: V_а= (3,14*0,0182/4)*49 = 0,012 м3.

2. Вычисляется объем бетонного компонента, который содержит железобетон: V_б = 1-V_а = 1-0,012 = 0,088 м3.

3. Масса арматуры вычисляется как произведение ее объема на удельный вес стали: m_а = 7850 * 0.012 = 94.2 кг.

4. Масса объемной доли бетона составляет: m_б = 2412 * 0,988 = 2384 кг.

5. Суммируются масса арматуры и бетона: 94,2 + 2384 = 2476,2 кг.

Железобетон при заданных условиях имеет плотность 2476,2 кг.

Зная, сколько весит 1 м3 ЖБИ, определяют общую массу конструкции, разложив ее при необходимости на составные элементы. Подобные расчеты обязательно выполняют во время проектирования сооружения: считают весовую нагрузку, чтобы выяснить, выдержит ли ее фундамент.

Удельный вес и общую массу ЖБИ желательно посчитать при закупке материалов для строительных работ, чтобы включить расходы на их приобретение и доставку в общую калькуляцию. При разборке железобетонных конструкций, исходя из веса разбираемых частей здания, определяется объем работ по демонтажу и вывозу строительного мусора. Обычно расчет выполняют специалисты специальных сервисных компаний по результатам замеров. Посчитать приблизительный вес мусора самостоятельно не составит труда. Плотность железобетонных изделий условно принимают за 2500 кг/м3 и умножают на объем – произведение измеренных габаритов всех узлов. Итоговый тоннаж перемножается на тарифы за разборку, погрузку, транспортировку, утилизацию соответствующих изделий.

Плотность разных видов железобетона

Железобетон представляет собой сочетание бетона и стали, обладает уникальными свойствами. Благодаря своей прочности, долговечности, надежности он нашел широкое применение в строительной сфере. При проектировании учитываются многие его технические характеристики, одной из которых является объемный вес. Значение этой величины требуется для расчета нагрузки на основание определения теплопотерь монолита, трудоемкости работ. Учитывается при оценке расходов на закупку и доставку нужного количества материала.

Объемный вес напрямую связан с плотностью. Чем выше значение этого показателя, тем больше плотность бетонного камня. Зависит он и от наполнителей: оказывают влияние такие их характеристики, как плотность, степень пузырькового заполнения. К тому же, прочность продукта формируется под действием марки цемента.

Разновидности

Выделяют несколько типов железобетона в зависимости от его плотности:

1. Особо тяжелые (более 2500 кг/м3). Применяются магнетиты, бариты, гематиты, металлические скрапы.

2. Тяжелые (от 1800 до 2500 кг/м3). Наполнителями этой марки служат щебень и гравий.

3. Легкие (от 500 до 1800 кг/м3): песок, перлит, керамзит, арболит и другие компоненты. К данному типу относятся пенобетон и газобетон.

4. Особо легкие (менее 500 кг/м3).

В зависимости от плотности различается область использования материала. Более легкие марки подходят для теплоизоляции. Облегченные применяются в качестве готовых блоков. Тяжелый бетон незаменим при закладке фундаментов, строительстве монолитных конструкций. Особо тяжелые составы требуются на ответственных участках бронеколпаков, возведения других защитных объектов. Они хорошо препятствуют радиоактивному излучению.

Фактическая и расчетная плотность

В большинстве случаев фактическая плотность железобетона отличается от расчетного значения величины. Причиной этого является технология его изготовления. При возведении монолитных или сборных сооружений в состав смеси попадает воздух, что приводит к образованию в бетонном растворе различного размера каверн. Для повышения качества конечного продукта и его уплотнения применяется вибропрессование. Обозначенные выше параметры объемного веса справедливы, если при производстве использовался этот метод.

На практике данная технология может не подходить по определенным причинам. При строительстве конструкций заливается готовый раствор, который впоследствии затвердевает. Плотность при таком типе монтажа железобетона снижается в среднем на 100-150 кг/м3.

Удельный вес железобетона

Следует учесть, что показатели объемного веса соответствуют чистой массе бетона. Но для сохранения эксплуатационных характеристик в условиях постоянного действия сил сжатия и растяжения его укрепляют металлическим каркасом. Он представляет собой пространственную рамку из сваренных стальных прутков. В процессе производства железобетонных конструкций раствор прочно соединяется с арматурой, создавая целостный материал. На плотность будет влиять число и сечение прутьев, а также способ их укладки.

Для упрочнения используются различные виды арматуры, часто применяется класс AIII. В зависимости от необходимой прочности определяется количество стальных прутков для укладки. В 1 м3 железобетона может содержаться от 70 до 320 кг арматуры.

Для расчета удельного веса готового продукта следует определить объем, занимаемый стальными прутками. Затем вычесть массу бетона, которая способна занять его. К полученной величине добавить массу арматурного прутка. При возникновении сложностей можно сложить составляющие компоненты за вычетом испаряющейся воды.

hardstones.ru