Бетон

Бетон - искусственный каменный материал, получаемый в результате твердения рационально подобранной, тщательно перемешанной и уплотненной смеси минерального вяжущего вещества, воды, заполнителей и в необходимых случаях специальных добавок. Смесь указанных компонентов до начала ее затвердения называют бетонной смесью. Вяжущее вещество и вода – активные составляющие бетона. В результате химического взаимодействия между ними образуется новое соединение в виде клейкого теста, которое обволакивает тонким слоем зерна мелкого и крупного заполнителя, а затем со временем затвердевает и связывает их, превращая бетонную смесь в прочный монолитный камень – бетон. Заполнители (песок, щебень, гравий и т.д.) занимают до 80…85 % объема бетона и образуют его жесткий скелет, препятствующий усадке. Применяя заполнители с различными свойствами, можно получать бетоны с разнообразными физико-механическими показателями, например легкие, тяжелые, жароупорные и пр.

Бетонная смесь - рационально подобранная и тщательно перемешанная смесь минерального вяжущего (цемент), воды, заполнителей и в необходимых случаях добавок (пластификаторов и ускорителей твердения) до ее формования и начала схватывания.

Свойства бетона - к основным свойствам бетона относят прочность, плотность, водонепроницаемость, морозостойкость, усадку, расширение и т.д.

Прочность при сжатии - основной показатель механических свойств бетона. Она определяется пределом прочности при сжатии готовых изделий (камней), изготовленных из данной бетонной смеси и выдержанных до испытания в течение 28 суток в нормальных условиях.

Прочность бетона при сжатии зависит от активности цемента (марки прочности), соотношения массы воды и цемента, прочности и качества заполнителей, их зернового состава, длительности твердения, температуры и влажности окружающей среды и др.

Наиболее прочные бетоны получают, используя заполнитель с крупными зернами. Зерна крупного заполнителя должны быть достаточно прочными и иметь шероховатую поверхность, обеспечивающую хорошее сцепление цементного камня с заполнителем. Прочность бетона зависит и от правильного перемешивания его составляющих в смесителе, когда все зерна заполнителя полностью покрыты слоем цементного теста. Значительное влияние на прочность бетона оказывает степень уплотнения бетонной смеси, продолжительность и условия твердения бетона. Хорошо уплотненный бетон в благоприятных температурных и влажностных условиях непрерывно набирает прочность в течение ряда лет. При этом в первые 10 суток прочность бетона растет довольно быстро, затем рост прочности к 28 суткам замедляется и, наконец, в возрасте свыше 1 года постепенно затухает.

Плотность - обычный бетон не является однородным монолитным материалом. В нем всегда имеются поры, образовавшиеся вследствие испарения излишней воды, а также неполного удаления воздушных пузырьков при уплотнении бетонной смеси. Плотность бетона повышается при тщательном подборе зернового состава заполнителей, уменьшении водоцементного отношения и применения пластификаторов, снижающих водопотребность смеси при той же подвижности, а также за счет тщательного уплотнения бетонной смеси. С возрастанием плотности бетона повышаются его свойства. Особенно высокие требования по плотности бетона предъявляются при изготовлении тротуарных плит и бордюрных камней.

Морозостойкость- способность насыщенного водой материала выдерживать многократное попеременное замораживание и оттаивание. Марка по морозостойкости F обозначает наибольшее число циклов замораживания – оттаивания, которое выдерживают образцы материала без снижения прочности на сжатие более 15%; потеря массы при этом не должна превышать 5%. В наружных конструкциях, подверженных действию воды и переменных температур, морозостойкость – основной определяющий фактор долговечности.

Морозостойкость бетона зависит от вида применяемого цемента, водоцементного отношения, качества заполнителей, плотности бетона и других факторов. Теплопроводность- свойство материала передавать теплоту при перепаде температур на противоположных поверхностях конструкции. Количество теплоты, проходящей через стену, например, зависит от площади поверхности, перепада температуры, толщины стены, длительности прохождения теплового потока и коэффициента теплопроводности материала. Коэффициент теплопроводности зависит от состава и строения материала, при этом, как правило, чем легче материал, тем меньшей теплопроводностью он обладает.

Цемент, портландцемент- основное вяжущее вещество, применяемое в современном строительстве.

Затворение цементного порошка водой – это необходимое условие образования прочного цементного камня. Химически связанная вода входит в состав твердой фазы – новообразований цементного камня. Эти новообразования и формируют (синтезируют) прочность цемента.

Заполнителями - называют рыхлую смесь минеральных зерен природного или искусственного происхождения. В бетоне эти зерна скрепляются вяжущим веществом, образуя прочное камневидное тело. Различают мелкий и крупный заполнитель, легкий и тяжелый. От физико-механических свойств заполнителя зависят и свойства бетона. При изготовлении камней методом вибропрессования в качестве заполнителей могут использоваться различные материалы как природного так и искусственного происхождения: песок, отсев, мелкий щебень и гравий, керамзит и т.д.

Состав бетона для тротуарных плит- подбирается в соответствии с требованиями ГОСТ 27006. Водоцементное отношение не более 0,4. Бетонную смесь готовят по ГОСТ 7473 с применением воздухововлекающих добавок. Следует использовать бездобавочный портландцемент, портландцемент для дорожных и аэродромных покрытий марки не ниже 400.

В качестве заполнителя следует применять природные обогащенные и фракционированные, также дробленные обогащенные пески.

Классификация бетонов

В настоящее время в строительстве используют различные виды бетона. Разобраться в их многообразии помогает классификация бетонов. 

Бетоны классифицируют:

• по средней плотности   
• по виду вяжущего вещества     
• по назначению                                                                                           

Многие свойства бетона зависят от его плотности, на величину которой влияют плотность цементного камня, вид заполнителя и структура бетонов. 

По плотности бетоны делят на:

• особо тяжелые с плотностью (более 2500 кг/куб. м).;
• тяжёлые (1800-2500кг/куб. м); 
• лёгкие (500-1800 кг/куб. м); 
• особо лёгкие (менее 500 кг/куб. м)

Особо тяжелые бетоны приготовляют на тяжелых заполнителях-стальных опилках или стружках (сталебетон), железной руде (лимонитовый и магнетитовый бетоны) или барите (баритовый бетон). Тяжёлые бетоны с плотностью 2100-2500 кг/ куб. м. получают на плотных заполнителях из горных пород (гранит, известняк, диабаз). Облегченный бетон с плотностью 1800...2000 кг/ куб.м. получают на щебне из горных пород с плотностью 1600-1900 кг/куб. м. Легкие бетоны изготовляют 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. Главной составляющей бетона, во многом определяющей его свойства, является вяжущее вещество, по виду которого различают бетоны: 

•   цементные
•   силикатные
•   гипсовые
•   шлакощелочные
•   полимерцементные
•   специальные

Цементные бетоны приготовляют 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.

К разновидностям цементных бетонов относятся:

• декоративные бетоны, (на белом и цветных цементах),
• бетоны для самонапряженных конструкций (на напрягающем цементе),
• бетоны для специальных целей (на глиноземистом и безусадочном цементах).