История бетона

Трудно точно сказать, где и когда появился бетон, так как начало его зарождения уходит далеко в глубь веков. Очевидно лишь то, что он не возник таким, каким мы его знаем, а, как большинство строительных материалов, прошел длинный путь развития. Наиболее ранний бетон, обнаруженный археологами, можно отнести к 5600 г. до н.э. Он был найден на берегу Дуная в поселке Лапински Вир (Югославия) в одной из хижин древнего поселения каменного века, где из него был сделан пол толщиной 25 см. Бетон для этого пола приготавливался на гравии и красноватой местной извести.История бетона неразрывно связана с историей цемента. Древнейшими вяжущими веществами, используемыми человеком, являлась глина и жирная земля, которые после смешивания с водой и высыхания приобретали некоторую прочность. По мере развития и усложнения строительства возрастали требования, предъявляемые к вяжущим веществам. Более чем за 3 тыс. лет до н.э. в Египте, Индии и Китае начали изготавливать искусственные вяжущие, такие, как гипс, а позднее - известь, которые получали посредством умеренной термической обработки исходного сырья.Наиболее раннее применение бетона в Египте, обнаруженное в гробнице Тебесе (Теве) датируется 1950 г. до н.э. Бетон был применен при строительстве галерей египетского лабиринта и монолитного свода пирамиды Нима задолго до н.э.Римляне материал, подобный бетону, называли по-разному. Так, литую кладку с каменным заполнителем они именовали греческим словом «эмплектон» (emplekton). Встречается также слово «рудус» (rudus). Однако чаще всего при обозначении таких слов, как раствор, используемый при возведении стен, сводов, фундаментов и тому подобных конструкций, в римском лексиконе употреблялось словосочетание «опус цементум» (opus caementitium), которым и стали называть римский бетон.Несомненно, на широкое распространение римского бетона определенное влияние оказала политическая и экономическая структура античного общества. Однако не в меньшей степени, а может быть, даже в большей, этому способствовал и ряд крупных технических достижений. В частности, открытие римлянами свойств пуццолановых добавок, значительное улучшение состава бетона за счет использования чистых и даже в отдельных случаях фракционированных заполнителей взамен ранее применявшегося грунта, и тщательное уплотнение бетонной смеси, которому римляне уделяли большое внимание, и которое в значительной степени способствовало улучшению качества бетона. Предположительно, в период наивысшего развития бетона (2 век н.э.) римлянами были разработаны и новые виды вяжущих веществ типа романцемента, позволившие в значительной степени улучшить физико-механические и деформативные характеристики возводимых ими бетонных сооружений. Повышению долговечности бетона способствовали и географические условия Италии с ее теплым и влажным климатом, в то время как в других странах с более суровым климатом постройки из такого же бетона сохранились плохо. Даже сегодня не потеряли своей значимости и конструктивные особенности римских бетонных дорог, полов, сводов и куполов, особенно в связи с тем, что, не умея бороться с растягивающими и изгибными напряжениями бетонных конструкций, римляне прекрасно «научили» их работать на сжатие. Большой интерес представляет и химико-минералогический состав римского цемента. Сочетание этих нововведений и явилось, видимо, основной причиной поразительной долговечности римского бетона, которую до сих пор нередко связывают с якобы утраченными секретами античных строителей.Однако массовое использование бетона и железобетона для строительства началось только во второй половине XIX в., после получения и организации промышленного выпуска портландцемента, ставшего основным вяжущем веществом для бетонных и железобетонных конструкций. Вначале бетон использовался для возведения монолитных конструкций и сооружений. Применялись жесткие и малоподвижные бетонные смеси, уплотнявшиеся трамбованием. С появлением железобетона, армированного каркасами, связанными из стальных стержней, начинают применять более подвижные и даже литые бетонные смеси, чтобы обеспечить их надлежащее распределение и уплотнение в бетонируемой конструкции. Однако применение подобных смесей затрудняло получение бетона высокой прочности, требовало повышенного расхода цемента. Поэтому большим достижением явилось появление в 30-х годах способа уплотнения бетонной смеси вибрированием, что позволило обеспечить хорошее уплотнение малоподвижных и жестких бетонных смесей, снизить расход цемента в бетоне, повысить его прочность и долговечность. В эти же годы был предложен способ предварительного напряжения арматуры в бетоне, способствовавший снижению расхода арматуры в железобетонных конструкциях, повышению их долговечности и трещиностойкости.В 80-х годах XIX века Профессор А.Р. Шуляченко разработал теорию получения и твердения гидравлических вяжущих веществ и цементов и доказал, что на их основе могут быть получены долговечные бетонные конструкции. Под его руководством было организовано производство высококачественных цементов. Профессор Н.А. Белелюбский в 1891 году провел широкие испытания, результаты которых способствовали внедрению железобетонных конструкций в строительство. Профессор И.Г. Малюга в 1895 году в своей работе «Составы и способы изготовления цементного раствора (бетона) для получения наибольшей крепости» обосновал основные законы прочности бетона. В 1912 году был издан капитальный труд Н.А. Житкевича «Бетон и бетонные работы». В начале века появляются много работ по технологии бетона и за рубежом. Из них наиболее важными были работы Р. Фере (Франция), О. Графа (Германия), И. Боломе (Швейцария), Д. Абрамса (США).В России технология бетона получила широкое развитие со времени первых крупных гидротехнических строительств - Волховстроя (1924 год) и Днепростроя (1930 год). Профессора Н.М. Беляев и И.П. Александрии возглавили ленинградскую научную школу по бетону. В30-е годы ученые московской школы бетона Б.Г. Скрамтаев, Н.А. Попов, С.А. Миронов, С.В. Шестоперов, П.М. Миклашевский и другие разработали методы зимнего бетонирования и тем самым обеспечили круглогодичное возведения бетонных и железобетонных конструкций, создали ряд новых видов бетона, разработали способы повышения долговечности бетона, основы технологии сборного железобетона. В послевоенные годы создавались новые виды вяжущих веществ и бетонов, начинали широко применяться химические добавки улучшающие свойства бетона, совершенствовались способы проектирования состава бетона и его технология.

Виды бетонов

В настоящее время в строительстве используют различные виды бетона. Бетоны классифицируют по трем признакам:1. По средней плотности2. По виду вяжущего вещества3. По назначениюЕсли говорить о первой характеристике, то большинство свойств бетона зависят от его плотности. В свою очередь, плотность бетона формируется по воздействием многих факторов, таких как: плотность цементного камня, вид заполнителя и структура бетонов.По плотности бетоны делят на три вида: - особо тяжелые с плотностью (более 2500 кг/куб.м).;- тяжелые (1800-2500кг/куб.м);- легкие (500-1800 кг/куб. м);особо легкие (менее 500 кг/куб.м)Особо тяжелые бетоны предназначены для специальных защитных сооружений (от радиоактивных воздействий). Они изготовляются преимущественно на портландцементах и природных или искусственных заполнителях (магнетит, лимонит, барит, чугунный скрап, обрезки арматуры). Для улучшения защитных свойств от нейтронных излучений в особо тяжелые бетоны, обычно вводят добавку карбида бора или др. добавки, содержащие легкие элементы - водород, литий, кадмий. Наиболее распространены тяжелые бетоны, применяемые в железобетонных и бетонных конструкциях промышленных и гражданских зданий, в гидротехнических сооружениях, на строительстве каналов, транспортных и др. сооружений. Особое значение в гидротехническом строительстве приобретает стойкость бетон, подвергающихся воздействию морских, пресных вод, а также атмосферы.Тяжелые бетоны с плотностью 2100-2500 кг/ куб. м. получают на плотных заполнителях из горных пород (гранит, известняк, диабаз). К тяжелым бетонам относится также силикатный бетон, в котором вяжущим является кальциевая известь. Промежуточное положение между тяжелыми и легкими бетоном занимает крупнопористый (беспесчаный) бетон, изготовляемый на плотном крупном заполнителе с поризованным при помощи газо- или пенообразователей цементным камнем.Легкие бетоны готовят на пористых заполнителях (керамзит, аглопорит, вспученный шлак, пемза, туф). К особо легким бетонам относятся ячеистые бетоны (газобетон, пенобетон), которые получают вспучиванием вяжущего, тонкомолотой добавки и воды с помощью специальных способов, и крупнопористый бетон на легких заполнителях.По виду вяжущего вещества бетоны делятся на: - цементные- силикатные- гипсовые- шлакощелочные- полимерцементные- специальныеЦементные бетоны готовят на различных цементах и наиболее широко применяют в строительстве. Среди них основное место занимают бетоны на цементе (портландцемент) и его разновидностях (около 65% от общего объема производства), успешно используют бетоны на шлакопортландцементе (20-25%) и пуццолановом цементе.Силикатные бетоны готовят на основе извести. Для производства изделий в этом случае применяют автоклавный способ твердения.Гипсовые бетоны готовят на основе гипса. Гипсовые бетоны применяют для внутренних перегородок, подвесных потолков и элементов отделки зданий. Разновидностью этих бетонов являются гипсоцементные - пуццолановые бетоны, обладающие повышенной водостойкостью. Применение - объемные блоки санузлов, конструкции малоэтажных домов.Шлакощелочные бетоны делают на молотых шлаках, затворенных щелочными растворами. Эти бетоны еще только начинают применяться в строительстве.Полимерцементные бетоны получают на смешанном связующем, состоящем из цемента и полимерного вещества (водорастворимые смолы и латексы).Специальные бетоны готовят с применением особых вяжущих веществ. Для кислотоупорных и жаростойких бетонов применяют жидкое стекло с кремнефтористым натрием, фосфатное связующее. В качестве специальных вяжущих используют шлаковые, нефелиновые и стеклощелочные, полученные из отходов промышленности.По назначению бетоны делятся на: - обычный бетон для железобетонных конструкций- гидротехнический бетон для плотин, шлюзов, облицовки каналов, водопроводно-канализационных сооружений- бетон для ограждающих конструкций- бетон для полов, тротуаров, дорожных и аэродромных покрытий- бетоны специального назначения: жароупорный, кислотостойкий, для радиационной защиты

Марки бетона

Бетоны маркируют по следующим показателям:1. Прочность2. Морозостойкость3. ВодонепроницаемостьПрочность бетона , в первую очередь, зависит от его однородности. Для оценки однородности бетона любой марки используют результаты контрольных испытаний бетонных образцов за определенный период времени.Кроме того, большое значение на прочность бетона оказывает качество цемента, заполнителей, точности дозирования этих составляющих и правильного рецепта приготовления бетонной смеси.По прочности бетон обозначают следующими маркировками: В1; В1,5; В2; В2,5; В3,5; В5; В7,5; В10; В12,5; В15; В20; В25; В30; В40; В45; В50; В55; В60.Морозостойкость бетона - способность бетона в насыщенном водой состоянии выдерживать многократные попеременные замораживания и оттаивания. Количественной оценкой морозостойкости является количество циклов, при котором потеря в массе образца составляет менее 5%, а его прочность снижается не более чем на 25%. При снижении пустотелости бетона его морозостойкость повышается.Установлены марки по морозостойкости: F50, F75, F100, F150, F200, F300, F400, F500.Водонепроницаемость бетона - способность бетона не пропускать через себя воду под давлением.По водонепроницаемости бетон делится на марки W2, W4, W6, W8 и W12.

«Ценообразование и сметное нормирование в строительстве» № 6, 2008

Если рассказывают о чем-то неинтересном, унылом и скучном, то часто говорят «серый, как бетон». Не знаю, как вам, - а мне вот бывает очень обидно за этот уникальный материал. На мой взгляд, бетон достоин самых высоких похвал, - ведь без него современное строительство совершенно немыслимо.

У привычного нам бетона на самом деле очень интересная и весьма древняя история: в строительстве он применяется ни много ни мало – уже несколько тысячелетий. Еще за три с половиной тысячи лет до нашей эры из него строили галереи в лабиринтах пирамид Древнего Египта

Его применяли для возведения храмов и крепостей древнего Урарту

И даже в строительстве Великой Китайской стены

К сожалению, о тех временах информация у нас достаточно отрывочная, не всегда полная, - но имеющиеся данные позволяют смело утверждать о том, что и в древнем мире бетон был весьма востребован.

В середине первого тысячелетия из бетона римляне построили знаменитое сооружение Клоака Ма́ксима (лат. Cloaca Maxima от лат. cluere - чистить): это была первая в мире система канализации.

Римляне использовали так называемый «пуццолан» - бетон, изготавливаемый из одноименного вулканического материала, известняка, воды и песка.

Что интересно, римляне применяли пуццолановую смесь не как связующий раствор, а в качестве самостоятельного материала. Пуццолановым бетоном также заливали зазоры между стенками из тесаного камня или кирпича: быстро застывающий раствор превращал стену в настоящий монолит.

К слову, бетон не только является практически вечным материалом, но и имеет «вечные» проблемы: еще за несколько столетий до наступления нашей эры Катон, ученый из Рима, обращал внимание правителей на то, что «… основная причина развалин заключается в том, что рабочие воруют известь и делают цемент без основного связующего вещества».

Римская империя пала, и о бетоне надолго забыли – вплоть до 1756 года, когда англичанин Джон Смитон получил заказ, выполнить который было для него делом чести.

Инженеру поручили строительство маяка в месте, которое было богато подводными течениями и поэтому было весьма бурным.

К счастью, Смитон был образованным человеком и питал любовь к истории, в частности, к античной; и однажды, обдумывая поставленную задачу, он вдруг вспомнил о записках Витрувия, римского архитектора, который руководил строительством гавани около Неаполя. Витрувий писал о том, что справиться со строительством порта в бурном море ему помогли местное строительное сырье.

А чем известен Неаполь? Правильно, - Везувием. Так Смитон стал присматриваться к вулканическим породам и пеплу, и с удивлением выяснил, что, если некоторые из них смешать с водой, то полученный раствор, застыв, превратиться в крайне похожий на камень, но куда более прочный материал.

Спустя почти полвека английский инженер Паркер выяснил, что подобного можно добиться и без применения вулканического пепла: смешайте известь и глину, обожгите получившуюся смесь, - и у вас получится отличное связующее вещество, которое сегодня нам известно как цемент.

Фактически Паркер «изобрел велосипед» - он разработал материал, который задолго до него «придумал» вулкан. Я долго не понимал, откуда, так сказать, «растут ноги» у связующих свойств цемента. Пришлось покопаться в производственном процессе, чтобы понять. Все дело в химических процессах, протекающих при высоких температурах; во вращающихся с небольшой скоростью печах известь и глина обжигаются примерно при 1400 градусах и практически «запекаются». Все процессы в получившемся материале замирают вплоть до того момента, как на цементную крошку попадет вода. Если бы мы могли взглянуть под микроскопом на соприкосновение воды и цемента, то увидели бы, что буквально на глазах увлажненная цементная кашица начинает расширяться и «пухнуть»: на поверхности примешиваемого к бетону гравия начинают расти игольчатой формы кристаллы, которые быстро заполняют промежутки между каменными зернами.

Но настоящий триумф бетона пришелся на начало XVIII века, и связан он с появлением такой модификации материала, как железобетон.

«Тонкое место» бетона заключается в том, что он может сопротивляться сжиманию, но перед растяжением является совершенно бессильным. И, когда нагрузку взяла на себя стальная арматура, - а это сетка, проволока и стержни, - то у получившегося материала просто не стало конкурентов. Поэтому на сегодняшний день без бетона не обходится практически ни одна стройка – будь-то возведение дома, офисного здания, аэропорта, моста или даже плотины. Из армированного бетона построен даже великий монумент «Родина-мать»!

И напоследок вот вам забавный факт: несмотря на то, что первые опыты по армированию бетона производились еще в самом начале XIX веке (в России тогда строили Царскосельский лицей и применяли железные стержни для армирования бетонных перекрытий), железобетон был запатентован только полвека спустя. И знаете, для чего? Обладатель патента, Монье, получил его на изготовление…. кадок для цветов!
Резюмирую: бетон не так прост, как кажется на первый взгляд. Кроме древней истории, он может похвастаться и обилием сфер применения: например, ученые придумали светопроводящий бетон.

И да, дракончик тоже бетонный....

Еще много интересного в этом блоге. Проект "дом за 4 миллиона":

Что такое бетон и где он используется, знает каждый. Но не все знают возможности, которые предоставляет этот вид строительного материала при постройке сооружений. Бетон является искусственным камнем, который использовался еще в древности и до сих пор не утратил своих позиций. Он применяется при строительстве различных сооружений по всему миру: как производственных (промышленных) зданий, так и жилых домов. Помимо этого, также в строительстве автомобильных дорог, мостов, тоннелей не обойтись без него.

Бетон получается в результате смешивания специальной бетонной смеси, которая состоит из нескольких компонентов, таких как вода, заполнители разного размера и цемента, который выступает в качестве вяжущего элемента. Если разделить здания на архитектурные элементы, то можно увидеть, что в большинстве случаев непосредственно каркас и фундамент выполнены с помощью бетона. С помощью этого строительного материала архитекторы способы выражать все замыслы и идеи, а также создавать неповторимые фактуры.

При исполнении работ по постройке зданий и сооружений большую часть времени отнимает фундамент и кладка стен. Бесспорно, для возведения этих элементов здания необходимы специальные смеси либо растворы. Следует особое внимание отвести качеству смесей, т.к. от этого напрямую зависит прочность конструкций. Подготовить правильно смешанные растворы на стройке помогает бетономешалка. При необходимости, конечно, можно купить ее. Но перед этим необходимо ознакомиться с принципом устройства и работы этого аппарата. Технические характеристики указывают на скорость работы, а также на стоимость агрегата.

Существует две категории рассматриваемого устройства по принципу смешивания растворов - гравитационные, а также принудительного действия, так называемые планетарные. В случае гравитационных бетономешалок смешивание происходит за счет вращения емкости вокруг оси. Внутри установлены лопасти, которые устойчиво закреплены на корпусе. Такая конструкция напрямую благоприятно влияет на качество полученного раствора. Гравитационные бетономешалки отличаются мобильностью и техническими характеристиками, поэтому они пользуются большим спросом.

Любой человек, даже далекий от строительства знает, такое строительное понятие, как бетон, а прилагательное бетонный, ассоциирует с чем-то очень прочным.

Это не удивительно, пожалуй, нет строительных работ, в которых не используется бетон. Из бетона заливают фундаменты домов, делают монолитные каркасы зданий. Бетон используют для устройства оснований пола, заливают полы в гаражах и на производстве, из бетона делают черновые полы в помещениях. Из особых марок бетона заливают бетонные бассейны , строят взлетно-посадочные полосы в аэропортах. Бетон является основным материалом для производства строительных и дорожных плит, фундаментных блоков. В общем, бетон в строительстве везде. Так что такое бетон?

Что такое бетон

Бетон это смесь четырех составляющих материалов: цемента, песка, щебня и воды. Составляющие бетона смешиваются в специальных пропорциях, образуя густую строительную смесь, которая после твердения образует прочное, монолитное изделие. Благодаря своей текучести в замешанном виде, бетону можно придать любую форму используя для этого, так называемую опалубку.

Пропорции цемента, песка, щебня, воды в бетонном растворе строго рассчитаны, но не являются постоянными величинами. В зависимости от пропорций составляющих бетон разделяют на марки бетона. Основное различие в марках бетона это прочность получаемого бетонного изделия и как следствие, различные области его применения.

Марки бетона и марки цемента

Часто, марки бетона путают с маркой используемого цемента. Это от части, так, но не совсем правильно. Приведу пример, на бетоне М300. Для бетона М300 возможны следующие пропорции составляющих:

• цемент М400 - 1 кг, 1,9 кг песка, 3,7 кг щебня.
• Или цемента М500 – 1 кг, 2,4 песка, 4,3 щебня.

Как видите разные марки цемента, используют для одной марки бетона.

Марки бетона и класс бетона

Существует такое понятие, как товарный бетон. Товарный бетон это бетон изготовленный в заводских условиях и готовый для доставки на объект специальными машинами. Второе название товарного бетона БСГ- бетонная смесь готовая.

По нормативам товарный бетон обозначается маркой бетона и классом бетона. Например, бетон марки М300, класса B22.5. Марка бетона обозначает технологию его производства, а класс бетона показывает его качественные характеристики. Обычно класс бетона привязан к его марке и обозначают бетон маркой бетона с дополнительным указанием в скобках класса бетона. Например, бетон марки М150 и бетон класса B12.5 это одно и то же изделие, которое маркируется, как товарный бетон М150 (B12.5).

Посмотрим, чем отличается бетон, различных марок.

Марки бетона товарного

В перечислении марок бетона, пойдем от «твердого к мягкому», то есть, от твердых марок бетона до более «мягких», правильно говорить легких бетонов.

Бетон М550, класс В45 самый прочный товарный бетон. Пропорции цемента в бетоне марки М550 максимальные. Используется в производственных процессах при изготовлении специальных железобетонных изделий и в строительстве гидротехнических сооружений.

Бетон М500 , класс В40, аналогичен бетону М550. Его назначение также для строений и изделий, которые постоянно соприкасаются с водой. Марки бетона М500 и М550 крайне дороги.

Бетоны марок М400, класс В35 и М450, класс B30, также относятся к бетонам высокого класса прочности, и используется в гражданском строительстве сооружений близких к воде (гидроузлы, метрополитен), а также помещений железобетонных изделий специального назначения и банковских хранилищ.

Бетон марки М350, класс В25. Этот бетон используют для устройства фундаментов многоэтажных зданий. Именно этот бетон является основным в производстве ЖБИ изделий, монолитном строительстве, производстве дорожных плит и пустотелых плит перекрытий. Незаменим бетон М350 для заливки бетонных бассейнов, несущих колонн, взлетных полос. В частном строительстве использование бетона М350 не рационально.

Бетон марки М300, класс В22.5. Популярный товарный бетон для строительства ленточных, свайных и других монолитных фундаментов, популярен в частном строительстве.

Бетоны М200, класс B15 и М250, класс B20 схожие бетоны по характеристикам и применению. Из таких бетонов делают фундаменты малоэтажных домов, небольших лестниц. Такой бетон идет на устройство дорожек и отмостки вокруг дома. Вполне разумно использование бетона М200 или М250 для устройства полов в гараже.

Бетон марки М150, класс В12.5 , называют легким бетоном. Бетон этой марки наиболее распространен в частном строительстве и черновой отделки помещений. Его используют для устройства черновых полов в доме, заливки дорожек для пеших прогулок, для выравнивания полов стяжками.

Бетон марки М100, класс В7.5. Легкий бетон, применяемый в подготовительных работах перед армированием и в устройстве фундаментов.

Бетоны марок М50 и М75. Чаще называют цементными растворами. Используются в кладке кирпича и стеновых блоков, штукатурных работ. Отличается отсутствием в составе щебня и большим количеством цемента и песка в составе. В обиходе строителей, редко такой раствор называют бетоном. Более правильное название цементный раствор или пескосмесь.

О застывании бетона

В работе со всеми марками бетона помним следующее:

• Технологическая прочность бетона достигается через 28-30 суток с момента его заливки;
• Прочность в 60% достигается через 7-8 суток;
• Прочность достаточная для хождения приходит через трое суток.

Максимальная прочность бетонов высоких марок достигается через 6 месяцев. Именно поэтому, частные дома лучше строить через сезон после заливки фундамента.

Важно , обеспечить равномерное, естественное высыхание бетона, а при повышенной температуре необходимо проливать (смачивать) высыхающий бетон в течение недели и укрывать бетон полиэтиленом на всё время набора прочности.